一种聚天冬氨酸插层水滑石复合材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及材料领域，具体涉及一种聚天冬氨酸插层水滑石复合材料及其制备方法与应用。该复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)配制Mg(NO

【技术实现步骤摘要】
一种聚天冬氨酸插层水滑石复合材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种聚天冬氨酸插层水滑石复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
近年来，随着当今社会工业化的迅速发展，重金属污染的问题日益突出。特别是重金属离子对水体的污染会严重危害环境生态和人类健康，对机体产生不可逆转的影响。处理废水的方法一般分为物理法、化学法和生物法，这三种方法各有优缺点。其中，物理法中的吸附法是最为普遍的一种处理含重金属废水的方法，虽然去除效果明显，但常用吸附剂的吸附容量有限。所以现在要开发一种可以经济高效的去除水体中铅离子的方法显得尤为重要。水滑石(LDHs)是一类具有层状双金属的氢氧化物，由相互平行且带有正电荷的层板所组成。层板由金属(氢)氧八面体靠共用边连接而成，由于八面体中心的M2+金属离子被M3+金属离子同晶置换使正电荷过剩而带有永久正电荷，层间由平衡层板正电荷的阴离子及水分组成。由于水滑石具有独特的层状结构及层板元素和层间阴离子的可调变性，所以利用其结构可调变性，可将其进行改性，能够获得一系列具有特殊功能的水滑石类符合材料，增强其在治理重金属污染的选择性、多变性，拓宽了水滑石在吸附领域的应用范围。聚天冬氨酸(PASP)是一种天然存在于软体动物和蜗牛壳中的氨基酸聚合物。其最大特点是生物可降解性、无毒、不破坏生态环境。聚天冬氨酸基体具有亲水性的螯合集团，能与水中的重金属离子选择性的反应，生成不溶于水的金属络合物，所以具有捕集重金属的作用。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的水滑石对重金属铅离子吸附性能差问题，提供一种聚天冬氨酸插层水滑石复合材料及其制备方法与应用。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种聚天冬氨酸插层水滑石复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)配制Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液、NaOH溶液以及聚天冬氨酸溶液；(2)将步骤(1)所得聚天冬氨酸溶液加入配有回流冷凝管和滴液漏斗的五颈烧瓶中，然后将步骤(1)所得Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液以及NaOH溶液通过滴液漏斗加入五颈烧瓶中进行反应，滴加完成后，继续冷凝回流反应；(3)将步骤(2)所得产物进行水热反应；(4)将步骤(3)所得产物依次进行洗涤、干燥和研磨。优选地，在步骤(1)中，所述NaOH溶液的浓度为0.8-1.2mol/L，所述Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液中，Mg(NO3)2·6H2O的浓度为0.15-0.16g/mL；Al(NO3)3·9H2O的浓度为0.116-0.12g/mL。优选地，在步骤(1)中，所述聚天冬氨酸溶液的浓度为0.1-0.16g/mL。优选地，在步骤(2)中，五颈烧瓶中加入的聚天冬氨酸溶液与Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O混合溶液的体积比为1:3-4。优选地，在步骤(2)中，通过滴加NaOH溶液，将反应pH值控制在9-10。优选地，在步骤(2)中，所述反应的温度为40-50℃。优选地，在步骤(2)中，继续冷凝回流反应的反应时间为2.5-3.5h。优选地，在步骤(3)中，所述水热反应的条件包括：温度为85-95℃，时间为4.5-5.5h。优选地，在步骤(4)中，所述洗涤的过程包括：将步骤(3)中得到的产物进行离心，取出下层样品加水溶解后再次离心，重复离心操作，直至上清液的pH值为7-8。优选地，在步骤(4)中，所述离心的条件包括：离心速率为3800-4200r/min，离心时间为8-12min。优选地，在步骤(4)中，所述干燥的条件包括：干燥温度为70-80℃，干燥时间为22-26h。本专利技术第二方面提供一种由前文所述方法制备得到的聚天冬氨酸插层水滑石复合材料，该复合材料包含聚天冬氨酸和水滑石，且所述聚天冬氨酸附着在所述水滑石的层状结构间。本专利技术第三方面提供一种前文所述的聚天冬氨酸插层水滑石复合材料在吸附水中铅离子中的应用。本专利技术所述的聚天冬氨酸插层水滑石复合材料，将聚天冬氨酸固定到原有水滑石的层状结构间，使得聚天冬氨酸插层水滑石复合材料与原水滑石相比，对于铅离子的吸附能力大大提高。附图说明图1是本专利技术实施例1中制备的聚天冬氨酸插层水滑石复合材料与对比例1中水滑石材料的XRD对比图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供一种聚天冬氨酸插层水滑石复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)配制Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液、NaOH溶液以及聚天冬氨酸溶液；(2)将步骤(1)所得聚天冬氨酸溶液加入配有回流冷凝管和滴液漏斗的五颈烧瓶中，然后将步骤(1)所得Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液以及NaOH溶液通过滴液漏斗加入五颈烧瓶中进行反应，滴加完成后，继续冷凝回流反应；(3)将步骤(2)所得产物进行水热反应；(4)将步骤(3)所得产物依次进行洗涤、干燥和研磨。在本专利技术所述的方法中，在步骤(1)中，所述NaOH溶液的浓度可以为0.8-1.2mol/L；具体的，所述NaOH溶液的浓度可以为0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L、1.1mol/L或1.2mol/L。在本专利技术所述的方法中，在步骤(1)中，所述Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液中，Mg(NO3)2·6H2O的浓度可以为0.15-0.16g/mL；具体的，所述Mg(NO3)2·6H2O的浓度可以为0.151g/mL、0.152g/mL、0.153g/mL、0.154g/mL、0.155g/mL、0.156g/mL、0.157g/mL、0.158g/mL、0.159g/mL或0.16g/mL。在本专利技术所述的方法中，在步骤(1)中，所述Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液中，所述Al(NO3)3·9H2O的浓度可以为0.116-0.12g/mL；具体的，所述Al(NO3)3·9H2O的浓度可以为0.116g/mL、0.117g/mL、0.118g/mL、0.119g/mL或0.12g/mL。在本专利技术所述的方法中，在步骤(1)中，所述聚天冬氨酸溶液的浓度可以为0.1-0.16g/mL；具体的，例如可以为0.1g/mL、0.11g/mL、0.12g/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚天冬氨酸插层水滑石复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n(1)配制Mg(NO

【技术特征摘要】
1.一种聚天冬氨酸插层水滑石复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)配制Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液、NaOH溶液以及聚天冬氨酸溶液；
(2)将步骤(1)所得聚天冬氨酸溶液加入配有回流冷凝管和滴液漏斗的五颈烧瓶中，然后将步骤(1)所得Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液以及NaOH溶液通过滴液漏斗加入五颈烧瓶中进行反应，滴加完成后，继续冷凝回流反应；
(3)将步骤(2)所得产物进行水热反应；
(4)将步骤(3)所得产物依次进行洗涤、干燥和研磨。


2.根据权利要求1所述的聚天冬氨酸插层水滑石复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述NaOH溶液的浓度为0.8-1.2mol/L，所述Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合溶液中，Mg(NO3)2·6H2O的浓度为0.15-0.16g/mL；Al(NO3)3·9H2O的浓度为0.116-0.12g/mL。


3.根据权利要求1所述的聚天冬氨酸插层水滑石复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述聚天冬氨酸溶液的浓度为0.1-0.16g/mL。


4.根据权利要求1所述的聚天冬氨酸插层水滑石复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，五颈烧瓶中加入的聚天冬氨酸溶液与Mg(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈飞飞，罗兵兵，杨锋，李伟，张然，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42