本发明专利技术公开了一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料、制备方法及应用，属于环境保护中污水净化处理技术领域。以工业粉煤灰、氯化钙、氢氧化钠为主要材料，通过共沉淀法得到以粉煤灰为铝源制备的钙铝层状双氢氧化物。采用该方法制备而得的片层状双金属氢氧化物具备水滑石结构特点和高吸附比表面积，对磷酸盐有良好的吸附效果和吸附选择性，并可进行痕量处理，为废水中阴离子的吸附去除提供了技术参考。本发明专利技术所需原材料常见易得，价格低廉，制备工艺简单，处理效率高，周期短，是处理废水中磷酸盐的一种有效吸附剂。中磷酸盐的一种有效吸附剂。中磷酸盐的一种有效吸附剂。
A layered bimetallic hydroxide adsorption material based on fly ash, its preparation method and Application
【技术实现步骤摘要】
一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料、制备方法及应用
[0001]本专利技术公开了一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料、制备及应用，属于环境保护中污水净化处理领域。
技术介绍
[0002]农业上的广施磷肥加上工业上含磷废水的排放导致水体富营养化现象严重，严重影响水生生态系统的平衡。根据世界卫生组织标准，饮用水中磷含量不得超过0.5mg/L。目前，对水中磷酸盐的处理方法主要有化学沉淀法、膜分离法、吸附法等。其中，吸附法是从废水中提取磷酸盐的主要途径之一。
[0003]层状双氢氧化物(LDHs)粘土由类水镁石的片状氢氧化物组成，LDHs中二价金属离子被三价金属离子同晶取代产生正电，可吸引负电离子，成为水中磷酸盐等阴离子的吸附材料并受到广泛关注。目前大多数LDHs的制备通常由成品金属盐所得，，不利于环保和资源绿色循环利用。
[0004]燃煤发电过程中产生的粉煤灰(FA)含有较高含量的二氧化硅和莫来石，因此富含铝的粉煤灰是制备类水滑石的有效来源。此外，粉煤灰来源广泛、成本低，同时具备镁等其他活性元素，为开发高效吸附剂提供了可能。
[0005]本专利技术选择粉煤灰为铝源，通过共沉淀法制备Ca/(Al
‑
FA)
‑
LDH，将其用于磷酸盐溶液的处理。本专利技术利用工业废弃物FA为制备类水滑石材料吸附废水中磷酸盐，达到了以废治废的效果。同时，由共沉淀法制备的类水滑石吸附材料具有层状结构和比表面积大等优点，兼具粉煤灰多元素的特性，为废水中阴离子的高效吸附和选择性吸附提供了技术参考。
技术实现思路
[0006]本专利技术针对目前工业废物粉煤灰大量堆积，带来粉尘污染，对人们的生活以及植物的生长带来的严重的不良影响等问题，提供了一种去除水中磷酸盐的吸附材料及其制备方法。本专利技术具有吸附容量大、吸附效率高、痕量去除率高、周期短、成本低、制备工艺简单、可大规模应用于生产等特点。
[0007]本专利技术技术方案：
[0008]一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料，含有11.2％非金属硅化物和39.45％铝钙铁氢氧化物的复合状态，且为堆叠态厚度为20～50nm的片状形貌。
[0009]一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料制备方法，步骤如下：
[0010](1)将粉煤灰过80～120目筛子，备用；
[0011](2)将步骤(1)中过筛子后的粉煤灰与NaOH颗粒按照质量比为1:1.1～1:1.5的比例混合均匀后研磨，于500～800℃温度条件下焙烧1～1.5h；
[0012](3)将CaCl2固体颗粒加入步骤(2)所得物中，加入去离子水，配置成Ca
2+
：Al
3+
摩尔
比为2～3的混合金属盐溶液，搅拌均匀；
[0013](4)用NaOH水溶液调节步骤(3)所得的溶液pH值为9～13，搅拌0.5～5h；
[0014](5)将步骤(4)所得的溶液密封，于20～90℃温度条件下老化2～24h后，过滤、洗涤、干燥即得到Ca/(Al
‑
FA)片层状双氢氧化物吸附材料。
[0015]上述制备方法得到的片层状双金属氢氧化物吸附材料的应用于磷酸盐的吸附，步骤如下：
[0016](1)规模吸附过程：
[0017]将Ca/(Al
‑
FA)片层状双金属氢氧化物吸附材料加入到含磷酸盐的水溶液中，于恒温振荡器中，进行吸附操作，每隔一定时间测定分析水相中残余离子浓度，直至平衡；
[0018]采用下式计算吸附量Q
e1
：
[0019][0020]式中：Q
e1
为平衡时Ca/(Al
‑
FA)片层状双金属氢氧化物吸附材料的吸附量，mg
·
g
‑1；C
01
和C
e1
分别为水相中离子的初始浓度，mg
·
L
‑1和平衡时浓度，mg
·
L
‑1；m为Ca/(Al
‑
FA)片层状双金属氢氧化物吸附材料的质量，g；V1为液相体积，L；
[0021](2)选择吸附过程：
[0022]将Ca/(Al
‑
FA)片层状双金属氢氧化物吸附材料加入到含有不同浓度碳酸盐、硫酸盐、硝酸盐或氯离子的磷酸盐水溶液中，于恒温振荡器中，进行吸附操作，每隔一定时间测定分析水相中残余离子浓度，直至平衡；
[0023]采用下式计算吸附量Q
e2
：
[0024][0025]式中：Q
e2
为平衡时Ca/(Al
‑
FA)片层状双金属氢氧化物吸附材料的磷吸附量，mg
·
g
‑1；C
01
和C
e1
分别为水相中离子的初始浓度，mg
·
L
‑1和平衡时浓度，mg
·
L
‑1；m为FA为铝源所制备的Ca/(Al
‑
FA)片层状双金属氢氧化物吸附材料的质量，g；V2为液相体积，L；
[0026]采用下式计算去除效率η：
[0027][0028]式中：η为平衡时Ca/(Al
‑
FA)片层状双金属氢氧化物吸附材料的磷酸盐去除效率，％；C
02
和C
e2
分别为水相中离子的初始浓度，mg
·
L
‑1和平衡时浓度，mg
·
L
‑1。
[0029]本专利技术的有益效果：本专利技术提出了一种采用FA为铝源制备Ca/(Al
‑
FA)
‑
LDH吸附处理含有磷酸盐的废水的方法。该方法采用共沉淀操作，得到FA为铝源的表面粗糙、高比表面积的片状Ca/(Al
‑
FA)
‑
LDH用于吸附。与传统磷酸盐吸附方法相比，本专利技术选取的粉煤灰来源广泛，价格低廉；类水滑石制备过程简单，易于操作，利用类水滑石的层状结构与水溶液中的磷酸盐有静电吸引作用的特点以及利用层间离子交换的特性，对磷酸盐有较高的吸附容量并具有吸附选择性，且可用于痕量处理。
附图说明
[0030]图1是FA为铝源所制备片层状双金属氢氧化物的SEM图。
[0031]图2是FA为铝源所制备片层状双金属氢氧化物的EDS图。
[0032]图3是FA为铝源所制备片层状双金属氢氧化物的XRD图。
具体实施方式
[0033]下面结合具体实例来说明本专利技术，但本专利技术的内容和实际应用远远不限于此。
[0034]一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料制备方法，步骤如下：
[0035](1)将粉煤灰过100目筛子，去除颗粒较大的部分，粉末部分留存备用；
[0036](2)准确称量1.1979g的步骤(1)中过筛子后的粉煤本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料，其特征在于，该基于粉煤灰的层状双氢氧化物吸附材料含有11.2％非金属硅化物和39.45％铝钙铁氢氧化物的复合状态，且为堆叠态厚度为20～50nm的片状形貌。2.一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料制备方法，其特征在于，步骤如下：(1)将粉煤灰过80～120目筛子，备用；(2)将步骤(1)中过筛子后的粉煤灰与NaOH颗粒按照质量比为1:1.1～1:1.5的比例混合均匀后研磨，于500～800℃温度条件下焙烧1～1.5h；(3)将CaCl2固体颗粒加入步骤(2)所得物中，加入去离子水，配置成Ca
2+
：Al
3+
摩尔比为2～3的混合金属盐溶液，搅拌均匀；(4)用NaOH水溶液调节步骤(3)所得的溶液pH值为9～13，搅拌0.5～5h；(5)将步骤(4)所得的溶液密封，于20～90℃温度条件下老化2～24h后，过滤、洗涤、干燥即得到片层状双氢氧化物吸附材料。3.权利要求2所述的制备方法得到的片层状双金属氢氧化物吸附材料的应用，其特征在于，片层状双金属氢氧化物吸附材料对磷酸盐进行吸附，步骤如下：(1)规模吸附过程：将片层状双金属氢氧化物吸附材料加入到含磷酸盐的水溶液中，于恒温振荡器中，进行吸附操作，每隔一定时间测定分析水相中残余离子浓度，直至平衡；采用下式计算吸附量Q
e1
：式中：Q
e1
为平衡时片层状双金属氢氧化物吸附材料的吸附量，mg
·
g...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文君，葛文书，李双庆，蒋民强，贺高红，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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