一种羟镁铝石及其合成方法、应用技术

本发明专利技术提供一种羟镁铝石，由MgO、Al(OH)3和超纯水混合制得，所述羟镁铝石的结构式为Mg6Al2(OH)16(OH)2·4H2O。本发明专利技术还提供一种羟镁铝石的合成方法，步骤如下：称取MgO和Al(OH)3混合，然后研磨，得到混合物；向混合物中加入超纯水，研磨，即得到羟镁铝石。本发明专利技术提供的羟镁铝石是一种层状双羟基复合金属氢氧化物，具有独特的层状结构和结构记忆效应，其比表面积大、阴离子交换容量高，对水中氟离子具有良好的去除效果；本发明专利技术提供的合成方法步骤简单、成本低廉、可大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种羟镁铝石及其合成方法、应用
本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种羟镁铝石及其合成方法、应用。
技术介绍
氟是人体必需的微量元素，对于形成坚硬骨骼和牙齿必不可少。人体一般每日摄入氟2.4mg左右；当氟摄入量过高时，则会引发不同程度的身体病变，如氟斑牙和氟骨症。饮用水是人体摄入氟最直接和最主要的方式，因而我国《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)规定饮用水中氟化物含量不应超过1.0mg/L。然而，高氟水在世界范围内广泛分布，且在很多地区被用作饮用水源。天然水体中氟含量超标往往属于原生成因氟异常(即氟的富集源于地质过程)，但由于人类排污活动所导致的天然水体中氟含量超标也屡见于报道。对用作饮用水源的高氟水或可能导致饮用水源氟污染的水体(如待排放的富氟工业废水)进行处理势在必行。目前，应用最为广泛的水体除氟方法为化学沉淀法和吸附法。化学沉淀法一般向水中加入钙的氧化物/氢氧化物或钙盐(如CaCl2)，以生成萤石(CaF2)沉淀；此法适用于氟含量较高(几百-几千mg/L)的水体，且一般只能将水中氟含量降低至10-20mg/L。吸附法(如活性氧化铝吸附法)常用于处理氟含量在10mg/L左右或更低的水体(常为原生成因高氟水)，不适用于氟含量异常高的水体(如工业废水)的处理，且水处理成本往往较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种羟镁铝石，该羟镁铝石是一种层状双羟基复合金属氢氧化物，具有独特的层状结构和结构记忆效应；本专利技术还提供了一种工艺简单的羟镁铝石的合成方法及羟镁铝石在吸附水中氟的应用。本专利技术提供一种羟镁铝石，由MgO、Al(OH)3和超纯水混合制得，所述羟镁铝石的结构式为Mg6Al2(OH)16(OH)2·4H2O。进一步地，超纯水、MgO、Al(OH)3的摩尔比为3.5:3:1。本专利技术还提供了一种羟镁铝石的合成方法，包括以下步骤：S1，称取MgO和Al(OH)3混合，然后研磨，得到混合物；S2，向混合物中加入超纯水，研磨，即得到羟镁铝石。进一步地，步骤S1中，MgO和Al(OH)3的摩尔比为3:1，研磨过程为利用球磨机在600r/min的转速下无水研磨1h。进一步地，步骤S2中，超纯水、MgO、Al(OH)3的摩尔比为3.5:3:1，研磨过程为利用球磨机在600r/min的转速下研磨3h。本专利技术还提供一种上述羟镁铝石或利用上述合成方法合成的羟镁铝石的应用，将所述羟镁铝石过65目筛网，获得粒径小于250μm的羟镁铝石粉末，所述羟镁铝石粉末填充于净水滤芯中，能够吸附水中的氟离子。进一步地，吸附氟离子后的羟镁铝石粉末在450℃下焙烧3h后可再次填充于净水滤芯中用以吸附水中的氟离子。本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术提供的羟镁铝石是一种层状双羟基复合金属氢氧化物，具有独特的层状结构和结构记忆效应，其比表面积大、阴离子交换容量高，对水中氟离子具有良好的去除效果；本专利技术提供的合成方法步骤简单、成本低廉、可大规模生产；与其他层状双羟基复合金属氢氧化物(如水滑石、水铝镍石)相比，由于层间可交换阴离子为OH-，在水处理过程中不产生二次污染；此外，用于水处理后的羟镁铝石也可通过焙烧处理恢复其水处理能力，实现循环利用。附图说明图1是本专利技术一种羟镁铝石的合成方法的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地描述。本专利技术的实施例提供了一种羟镁铝石，由MgO、Al(OH)3和超纯水混合制得，超纯水、MgO、Al(OH)3的摩尔比为3.5:3:1，羟镁铝石的结构式为Mg6Al2(OH)16(OH)2·4H2O，该羟镁铝石为除羟基外不含其他阴离子的层状双羟基复合金属氢氧化物，具有独特的层状结构和结构记忆效应。请参考图1，本专利技术的实施例还提供了上述羟镁铝石的制备方法，包括以下步骤：步骤S1，按照摩尔比3:1称取MgO和Al(OH)3混合均匀，然后置于球磨机中在600r/min的转速下无水研磨1h，得到混合物；步骤S2，向步骤S1得到的混合物中加入超纯水，利用球磨机在600r/min的转速下研磨3h，得到羟镁铝石，其中，超纯水、MgO、Al(OH)3的摩尔比为3.5:3:1。将上述得到的羟镁铝石过65目筛网，获得粒径小于250μm的羟镁铝石粉末，将羟镁铝石粉末填充于净水滤芯中，能够吸附水中的氟离子，将吸附氟离子后的羟镁铝石粉末在450℃条件下焙烧3h，得到的焙烧产物为Mg-Al氧化物固溶体，该Mg-Al氧化物固溶体可再次填充于净水滤芯中吸附水中的氟离子，并在除氟过程中恢复羟镁铝石的层状结构。本专利技术提供的羟镁铝石以金属(氢)氧化物为原材料在球磨机中通过机械化学方法合成，其原材料配方、具体合成步骤、合成流程中不同反应阶段的时长等关键技术参数均经反复试验后确定，已优化至最佳。羟镁铝石为典型的层状双羟基复合金属氢氧化物，但层间仅含羟基与水分子，其化学结构式为Mg6Al2(OH)16(OH)2·4H2O，可通过表面吸附、层间OH-与水中F-的离子交换、或形成少量氟镁石/氟代诺三水铝石沉淀(在初始氟含量达到或超过75mg/L时)达到除氟效果，与其他层状双羟基复合金属氢氧化物相比，羟镁铝石的除氟过程中不会产生二次污染。本专利技术的羟镁铝石具层状结构和结构记忆效应，将其焙烧产物(复合金属氧化物)用作填充材料时，水中F-可在焙烧产物恢复层状结构时有效插入其层间位置而达到去除效果。因此，可将除氟后羟镁铝石进行焙烧以脱氟并获得其复合金属氧化物，而后再次作为净水滤芯的填充材料，以实现循环利用的目的。本专利技术提供的羟镁铝石是一种层状双羟基复合金属氢氧化物，具有独特的层状结构和结构记忆效应，其比表面积大、阴离子交换容量高，对水中氟离子具有良好的去除效果；本专利技术提供的合成方法步骤简单、成本低廉、可大规模生产；与其他层状双羟基复合金属氢氧化物(如水滑石、水铝镍石)相比，由于层间可交换阴离子为OH-，在水处理过程中不产生二次污染；此外，用于水处理后的羟镁铝石也可通过焙烧处理恢复其水处理能力，实现循环利用。在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种羟镁铝石，其特征在于，由MgO、Al(OH)3和超纯水混合制得，所述羟镁铝石的结构式为Mg6Al2(OH)16(OH)2·4H2O。

【技术特征摘要】
1.一种羟镁铝石，其特征在于，由MgO、Al(OH)3和超纯水混合制得，所述羟镁铝石的结构式为Mg6Al2(OH)16(OH)2·4H2O。2.如权利要求1所述的羟镁铝石，其特征在于，超纯水、MgO、Al(OH)3的摩尔比为3.5:3:1。3.一种羟镁铝石的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，称取MgO和Al(OH)3混合，然后研磨，得到混合物；S2，向混合物中加入超纯水，研磨，即得到羟镁铝石。4.如权利要求3所述的羟镁铝石的合成方法，其特征在于，步骤S1中，MgO和Al(OH)3的摩尔比为3:1，研磨过程为利用球磨机在600r/min的转速下无水研磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭清海，余正艳，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42