具有还原性和吸附性的可回收水滑石及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供具有还原性和吸附性的可回收水滑石及其制备方法和应用，包括以下步骤：S1.制备磁性Fe3O4粒子；S2.Fe3O4分散到去氧蒸馏水中，再加入FeSO4和Al2(SO4)3，将碱溶液缓慢加入反应得到Fe3O4@Fe

【技术实现步骤摘要】
具有还原性和吸附性的可回收水滑石及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及工业污水处理
，具体为一种具有还原性和吸附性的可回收水滑石及其制备方法和应用，以及该材料在废水中去除Cr(VI)并以Cr(III)的形态回收铬的应用。

技术介绍

[0002]常规Mg
‑
Al水滑石对重金属离子，如铬酸根阴离子，吸附去除率不高，利用阴离子对水滑石插层改性虽然可以提高材料与重金属离子的亲和性，但仍然存在Cr(VI)毒性大，后续资源化、无害化处理困难的问题。同时，水滑石本身呈粉末态，在吸附过程后回收率不高也影响含Cr污水的处理。赋磁虽能实现吸附剂的回收，但也存在大幅削弱水滑石对Cr(VI)去除率的问题。

技术实现思路

[0003]针对上述技术问题，本专利技术提供一种具有还原性和吸附性的可回收水滑石及其制备方法和应用，提高Cr(VI)去除率。
[0004]具体技术方案为：
[0005]具有还原性和吸附性的可回收水滑石的制备方法，包括以下步骤：
[0006]S1.制备磁性Fe3O4粒子
[0007]将蒸馏水加热煮沸后封闭，冷却至室温得到去氧蒸馏水。用NaOH溶解于适量去氧蒸馏水中配制约1mol/L NaOH溶液。另外用去氧蒸馏水配置摩尔浓度约为0.7mol/L的FeSO4和1.4mol/L的FeCl3混合溶液，置于磁力搅拌器上，设置温度为25℃，转数为800r/min进行搅拌，30min后缓慢加入配制的NaOH溶液，待溶液完全变黑后仍继续滴加NaOH溶液直至pH值约为10，继续搅拌约1h，搅拌过程持续通入氮气保护，然后转移至反应釜中，在120℃条件下加热24h，倒入滤袋过滤，用少量蒸馏水和乙醇反复洗涤2次，以洗去表面未反应的杂质离子，然后抽真空冷冻干燥得到Fe3O4粒子。
[0008](1)全程尽量隔绝氧气。
[0009](2)缓慢滴加NaOH溶液直至pH值约为10。
[0010](3)在120℃条件下在反应釜中加热24h
[0011]以保证所得Fe3O4粒子均匀细小，成品稳定。
[0012]S2.制备赋磁的还原性Fe(II)
‑
Al(III)水滑石前体
[0013]在室温下，将约0.5g S1得到的Fe3O4分散到装有100mL去氧蒸馏水中烧杯，于超声仪中超声分散30min，再加入适量的FeSO4和Al2(SO4)3，使他们的浓度分别约为0.8mol/L和0.2mol/L，在烧杯中搅拌溶解，得到混合液A。再将烧杯置于磁力搅拌器上，调节温度为25℃，转数为800r min
‑1。将浓度约1mol/L碱溶液缓慢加入到混合液A中，控制滴加速度以维持体系pH＝9，搅拌时间30min，整个滴加和搅拌过程通入氮气以防止亚铁离子被氧化。搅拌完成后将产生的悬浮液快速转移至离心管离心处理，将离心得到的沉淀物转移至聚四氟乙烯
内村的反应釜中，置于100℃的真空烘箱中反应24h。水热完成后将沉淀物倒入500目的滤袋中，经3次去氧蒸馏水和2次的无水乙醇的充分洗涤后，得到Fe3O4@Fe
‑
Al LDH前体。
[0014](1)原料为FeSO4和Al2(SO4)3。
[0015](2)原料FeSO4和Al2(SO4)3的浓度为0.8mol/L和0.2mol/L；维持滴加体系pH＝9。
[0016](3)使用去氧蒸馏水；整个滴加和搅拌过程通入氮气；置于100℃的真空烘箱中反应24h。
[0017]作用在于，前体中的SO
42
‑
有利于后续过程S3中的葡萄糖酸根阴离子的交换插层；Fe(II)和Al(III)能相对稳定的形成水滑石层板结构；以及防止Fe(II)在过程中氧化。
[0018]S3.葡萄糖酸钠插层对赋磁的Fe
‑
Al LDH前体改性
[0019]将0.5～4g葡萄糖酸钠溶解到40mL去氧蒸馏水中，配置成一定浓度的葡萄糖酸钠溶液。取S2中约6g经蒸馏水和无水乙醇冲洗过滤后的Fe3O4@Fe
‑
Al LDH前体，加入到配置好的葡萄糖酸钠溶液中，放置于25℃，180r min
‑1的恒温震荡箱中震荡24h，然后再次用等量蒸馏水和无水乙醇冲洗过滤，于
‑
80℃的冰箱中冷冻，再用真空冷冻干燥机干燥，得到赋磁GA@Fe3O4@Fe
‑
Al LDH。
[0020](1)插层材料为葡萄糖酸钠。
[0021](2)插层要在形成Fe3O4@Fe
‑
Al LDH前体之后。
[0022](3)操作中使用去氧蒸馏水；于
‑
80℃的冰箱中冷冻，再用冷冻干燥机干燥。
[0023]作用在于，葡萄糖酸钠易与SO
42
‑
交换进入层间，进入层间后，可提高材料成品在空气中的稳定性，同时提高材料对Cr(VI)阴离子的交换吸附能力。尽可能避免制备过程中的氧化。
[0024]根据申诉制备方法所得的具有还原性和吸附性的可回收水滑石，在pH范围3～9下，12h内能有效去除污水中的Cr(VI)阴离子，各种共存阴阳离子对材料去除Cr(VI)的影响较小。
[0025]将Cr(VI)六价铬处理后的吸附材料从液体中分离，烘干，并用一定体积的约1mol/L HCl浸泡、振荡数小时，以回收吸附还原的Cr。回收溶液为约1mol L
‑1的HCl溶液，总Cr回收率约80％。回收的总Cr中，Cr(III)形态占95％。
附图说明
[0026]图1为实施例1中GA@Fe3O4@Fe
‑
Al LDH的扫描电镜图像；
[0027]图2A为实施例1中Fe
‑
Al LDH、GA@Fe
‑
Al LDH和GA@Fe3O4@Fe
‑
Al LDH的XRD图谱；
[0028]图2B为实施例1中Fe
‑
Al LDH、GA@Fe
‑
Al LDH和GA@Fe3O4@Fe
‑
Al LDH的FTIR图谱；
[0029]图3为实施例1中GA@Fe3O4@Fe
‑
Al LDH的磁性表征；
[0030]图4为实施例2中不同Cr(
Ⅵ
)初始浓度下GA@Fe3O4@Fe
‑
Al LDH对Cr(
Ⅵ
)和总铬去除率随时间的变化；
[0031]图5为实施例3中不同赋磁方法合成的材料对Cr(
Ⅵ
)去除率的影响；
[0032]图6A为实施例5中复合材料对Cr(
Ⅵ
)去除过程中各指标随时间的变化之一；
[0033]图6B为实施例5中复合材料对Cr(
Ⅵ
)去除过程中各指标随时间的变化之二；
[0034]图7为实施例7中产品材料对Cr(
Ⅵ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有还原性和吸附性的可回收水滑石的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.制备磁性Fe3O4粒子FeSO4和FeCl3溶于蒸馏水中，搅拌，然后缓慢加入NaOH溶液，待溶液完全变黑后仍继续滴加NaOH溶液直至pH值为10，持续搅拌；搅拌过程持续通入氮气保护，然后转移至反应釜中，加热，反应结束后过滤，洗涤，抽真空冷冻干燥得到Fe3O4粒子；S2.制备赋磁的还原性Fe(II)
‑
Al(III)水滑石前体Fe3O4分散到去氧蒸馏水中，再加入FeSO4和Al2(SO4)3，搅拌溶解，得到混合液A；搅拌器上，将碱溶液缓慢加入到混合液A中，控制滴加速度以维持体系pH＝9；滴加和搅拌过程通入氮气；搅拌完成后将产生的悬浮液快速转移至离心管，得到的沉淀物转移至聚四氟乙烯内村的反应釜中进行反应，反应完成后将得到的沉淀物倒入滤袋中，冲洗后，得到Fe3O4@Fe
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Al LDH前体；S3.葡萄糖酸钠插层对赋磁的Fe
‑
Al LDH前体改性取S2中得到的Fe3O4@Fe
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Al LDH前体，加入到葡萄糖酸钠溶液中，震荡，冲洗过滤，冷冻，真空冷冻干燥，得到赋磁GA@Fe3O4@Fe
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王莉淋，王捷，何睿，左书霖，赵林，刘丹妮，张容，周文龙，孙崇，李元梓，向乾坤，林俐儿，
申请(专利权)人：四川农业大学，
类型：发明
国别省市：