改性水滑石的制备方法及其在重金属吸附中的应用技术

本发明专利技术公开了一种改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：将乙二胺-(N,N’)-二琥珀酸三钠加入到前体水滑石的悬浮液中，添加过程中及添加完成后不断搅拌悬浮液，然后过滤，将过滤后的沉淀物反复冲洗，然后放入烘箱中进行晶化，再研磨、过筛得到改性水滑石。本发明专利技术方法制备得到的改性水滑石可以用于去除重金属污染水体或重金属污染底泥中的重金属，重金属主要为金属镉和/或铜。本发明专利技术方法制备得到的产品的吸附表面积增加、产品吸附容量提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种水滑石的制备方法及其应用，尤其涉及一种改性水滑石的制备方法及其应用。
技术介绍
水是宝贵的自然资源，是一切生命生产活动和新陈代谢不可或缺的介质，是地球上所有生物赖以生存及发展的物质。随着国民经济的发展，我国用水量急剧增加，同时水资源又相对匮乏，加上近年来重金属废水的不合理排放，造成了严重的资源浪费和环境污染，并对人类健康及其生产、生活构成威胁。我国水体重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80. 1%。由于重金属化学形态的多样性、环境行为的复杂性以及危害的严重性，一直都受到水处理界的高度重视，针对工业废水重金属的污染相应地推出了许多脱除、固定以及回收利用重金属的方法。按照处理手段来分，现有回收利用重金属的方法可分为化学法，如中和法、絮凝/混凝沉降法、硫化法、特殊试剂法和氧化还原法等；物理法，如蒸发浓缩、反渗透；物理化学法，如吸附法、离子交换法、电解法、液膜分离、离子浮选法、电渗析法等；生物化学法则包括活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法和生物塘等。其中，吸附法对于处理铜、镉等重金属废水效果良好，但如何获得工作容量大、制备工艺简单、无二次污染、环境协调性优越、性能价格比高及利于回收的吸附剂，一直是吸附法长期以来不断追求和完善的目标。双轻基金属复合氧化物(Layered double hydroxides)简称LDHs,是一类阴离子层状化合物，又称水滑石(Hydrotalcites)，水滑石具有酸性和碱性特征、“记忆效应”、层间阴离子的可交换性及微孔结构。自从1970年第一个有关水滑石类化合物制取加氢催化剂的专利问世以来，水滑石类化合物引起了人们极大的兴趣，水滑石类层柱材料作为一类特殊材料广泛应用于催化、吸附、离子交换等领域。近年来随着对这类材料的进一步研究，又开拓了其在医药、涂料 、农药、功能高分子材料、油田开发等方面的应用。层板有序排列决定了纳米LDHs孔隙结构的特殊性，再加之表面活性中心的作用，使其具有优异的吸附性能。这一特点在对高色度有机废水、含酚废水、金属离子、酸性污染性气体的吸附过程中表现得尤为突出，将其作为吸附材料，用于核废水中放射性离子、电镀废水中金属离子及酸性废气的处理，可得到显著的环境效益。目前，引入药物活性分子、配合物阴离子、聚合物等不同种阴离子客体成为LDHs材料研究的热点。但是根据现有制备方法得到的水滑石由于吸附表面积较小，吸附容量较少，导致去除重金属离子的效率不高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种产品的吸附表面积增力口、产品吸附容量提高的改性水滑石的制备方法，还相应提供一种改性水滑石在吸附重金属中的应用。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为一种改性水滑石的制备方法，包括以下步骤将乙二胺-(N，N’)_ 二琥珀酸三钠加入到前体水滑石的悬浮液中，添加过程中及添加完成后不断搅拌悬浮液，然后过滤，将过滤后的沉淀物反复冲洗(优选超纯水)，然后放入烘箱中进行晶化，再研磨、过筛得到改性水滑O上述的制备方法中，所述乙二胺-(N，N’)- 二琥珀酸三钠的添加量与前体水滑石的悬浮液中Al3+的摩尔比优选为1: 5 3，所述乙二胺-(N，N’)-二琥珀酸三钠以其水溶液形式添加(其添加量主要由悬浮液中Al3+的浓度决定，其实际添加量一般为所需理论添加量的两倍左右)，添加速率优选控制为10mL/min。上述的制备方法中，优选的，所述搅拌悬浮液的过程中温度控制在30°C 35°C，添加完成后继续搅拌悬浮液3h 4h，所述搅拌悬浮液的过程中不断向悬浮液中通入氮气进行保护，以避免空气中的CO2参与反应。上述的制备方法中，优选的，所述晶化过程的温度控制在65°C 75°C，晶化时间为 24h 25h。 上述的制备方法中，优选的，所述乙二胺-(N，N’ ) - 二琥珀酸三钠加入时悬浮液的初始PH值控制在5. 5 6，不断搅拌悬浮液过程中的pH值控制在6 6. 5。上述的制备方法中，优选的，所述前体水滑石的悬浮液主要通过以下方法制备得到将可溶性镁盐和可溶性铝盐按照5 7 : 2的摩尔比溶于超纯水中得到Mg-Al溶液；然后将Mg-Al溶液滴加到超纯水中，滴加过程中不断搅拌且pH值保持在8. O 8. 5，滴加完毕后在pH值为8. O 8. 5的 条件下沉淀60min 70min,再用超纯水重复洗漆沉淀物,过滤，将过滤后得到的沉淀物重新定容在超纯水中得到前体水滑石的悬浮液。上述的制备方法中，优选的，所述Mg-Al溶液的滴加过程和后续的沉淀过程的温度控制在30°C 35°C，Mg-Al溶液的滴加速度为10mL/min 12mL/min，Mg-Al溶液中Mg2+和Al3+的总计摩尔浓度为O. 5mol/L O. 8mol/L。上述的制备方法中，优选的，所述Mg-Al溶液的滴加过程和后续的沉淀过程中，通过添加1. OmoI/L 1. 5mol/L的NaOH溶液使pH值保持为8. O 8. 5 ;且所述Mg-Al溶液的滴加过程和后续的沉淀过程中，不断向溶液中通入氮气进行保护，以避免空气中的CO2参与反应。上述本专利技术的制备方法主要是以乙二胺-(N，N’)_ 二琥珀酸(即EDDS)作为改性源，对前体水滑石进行改性，利用离子交换法制备得到本专利技术的改性水滑石，再经过滤、洗涤、晶化、研磨使其在结构上实现优化，使吸附表面积增大，吸附容量增加。作为一个总的技术构思，本专利技术还提供一种上述制备方法制备得到的改性水滑石在去除重金属污染水体或重金属污染底泥中重金属的应用，该应用能有效去多种能与N, N’ -乙二胺二琥珀酸螯合的重金属离子，所述重金属特别优选为金属镉和/或金属铜。与现有技术相比，本专利技术的优点在于本专利技术采用离子交换法对前体水滑石进行改性优化，不仅工艺过程简单，操作方便，而且制备得到的产品吸附表面积增大，吸附容量增加，工作容量变大，对水溶液中镉离子、铜离子等重金属的去除效率提高，改性后的水滑石还能固定部分沉积物流动相中的镉和铜，降低其生物可利用性，在环境污染控制领域呈现出良好的研究价值和应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1中不同方法制备的改性水滑石及未改性水滑石的XRD对比图，其中，a表示共沉淀法制备的改性水滑石，b表示本专利技术实施例1的方法制备的改性水滑石，c表示重组法制备的改性水滑石，d表示未改性水滑石。图2为本专利技术实施例1中不同方法制备的改性水滑石及未改性水滑石的FT-1R傅立叶红外变换对比图谱，其中，a表示共沉淀法制备的改性水滑石，b表示本专利技术实施例1的方法制备的改性水滑石，c表示重组法制备的改性水滑石，d表示未改性水滑石。图3为本专利技术实施例2中改性水滑石、未改性水滑石(即前体水滑石)及活性碳对不同初始浓度下的镉溶液的等温吸附图。图4为本专利技术实施例3中改性水滑石及未改性水滑石对初始浓度为80mg/L的Cd(NO3)2溶液的吸附动力学曲线。图5为本专利技术实施例4中制备得到的改性水滑石对洞庭湖、峡湾港沉积物中的镉离子吸附浓度变化对比图，其中X轴I表示洞庭湖沉积物，2表示峡湾港沉积物。图6为本专利技术实施例5中改性水滑石随时间t(min)变化对[Cu(H2O)6]2+的吸附量趋势图。图7为本专利技术实施例5中改 性水滑石O. Olg添加在不同浓度下Cu(NO3)2溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性水滑石的制备方法，包括以下步骤：将乙二胺?(N,N’)?二琥珀酸三钠加入到前体水滑石的悬浮液中，添加过程中及添加完成后不断搅拌悬浮液，然后过滤，将过滤后的沉淀物反复冲洗，然后放入烘箱中进行晶化，再研磨、过筛得到改性水滑石。

【技术特征摘要】
1.一种改性水滑石的制备方法，包括以下步骤将乙二胺-(N，N’)_ 二琥珀酸三钠加入到前体水滑石的悬浮液中，添加过程中及添加完成后不断搅拌悬浮液，然后过滤，将过滤后的沉淀物反复冲洗，然后放入烘箱中进行晶化，再研磨、过筛得到改性水滑石。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述乙二胺-(N，N’)_二琥珀酸三钠的添加量与前体水滑石的悬浮液中Al3+的摩尔比为1: 5 3，所述乙二胺-(N，N’)-二琥珀酸三钠以其水溶液形式添加。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述搅拌悬浮液的过程中温度控制在30°C 35°C，添加完成后继续搅拌悬浮液3h 4h，所述搅拌悬浮液的过程中不断向悬浮液中通入氮气进行保护。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述晶化过程的温度控制在65 V 75°C，晶化时间为24h 25h。5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述乙二胺-(N，N’)- 二琥珀酸三钠加入时悬浮液的初始PH值控制在5. 5 6，不断搅拌悬浮液过程中的pH值控制在6 6. 5o6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述前体水滑石的悬浮液主要通过以下方法制...

【专利技术属性】
技术研发人员：张长，龙理花，曾光明，宋娜，蒋敏，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：