[发明专利]一种层状羟基复合金属氧化物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水中砷及重金属污染的处理技术领域，涉及利用化学试剂合成含有铜、镁、铁的层状羟基复合金属氧化物作为吸附剂，并将其应用于水中砷及重金属离子的去除，实现受污染水的净化。

背景技术

砷污染对人体健康的危害是世界性的问题，目前世界上有十几个国家发生大区域的砷污染事件。我国是这方面污染较为严重的国家之一，砷污染一直影响着我国西北地区等地农村居民的饮用水安全。目前，对水体中砷的去除方法包括混凝、共沉淀、膜分离、吸附等。吸附法以其经济高效、操作方便等优点在饮用水工程中得到广泛应用。

层状羟基复合金属氧化物(LDHs)是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成的化合物。传统的LDHs是由二价的镁离子和三价的铝离子构成，至今没有同时含有铜、镁、铁离子的LDHs材料用于水体中砷去除的相关研究报道。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种工艺简单，产品的吸附性能良好的层状羟基复合金属氧化物及其制备方法和应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种层状羟基复合金属氧化物，其特征在于，该氧化物为同时含铜、镁、铁三种元素的层状羟基复合金属氧化物。

一种层状羟基复合金属氧化物的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)溶液的准备

将Cu、Mg和Fe的盐溶于去离子水中，配制成溶液1，溶液1中含Cu²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺的浓度分别为20mmol·L^-1～500mmol·L^-1；取Na₂CO₃和NaOH溶于去离子水中，配制成溶液2，溶液2中含Na₂CO₃和NaOH的浓度分别为400mmol·L^-1～2000mmol·L^-1；

(2)合成过程

将溶液1和溶液2相互混合到去离子水中，使Cu²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺三种金属离子物质的量之和与Na₂CO₃和NaOH物质的量之和的比例为(0.1～10)∶1，同时搅拌反应，反应过程中保持pH值为8.5～13.5；

(3)陈化及烘干

步骤(2)反应完成后，得到含沉淀的溶液，在一定温度下陈化一定的时间，将陈化后的溶液离心，将分离得到的沉淀物反复用去离子水冲洗至上清液为中性，然后在一定温度下烘干得到产品。

步骤(1)所述的Cu、Mg和Fe的盐为硝酸盐、盐酸盐或硫酸盐。

步骤(2)所述的搅拌反应的速度为50～1000rpm。

步骤(3)所述的陈化的温度为10～100℃，陈化的时间为6h～72h，烘干温度为60℃～250℃。

一种层状羟基复合金属氧化物的应用，其特征在于，称取层状羟基复合金属氧化物加入到含砷水溶液中，以酸或碱溶液调节溶液的pH值后，置于一定温度的恒温箱中振荡一定时间，然后，测定上清液中砷的浓度，根据吸附前后水中砷的浓度差，确定吸附剂对水中砷元素的吸附量。

所述的含砷水溶液中砷的浓度范围为1～200mg/L，所述的层状羟基复合金属氧化物在含砷水溶液中的浓度为0.1-0.3g/L。

所述的调节溶液的pH的碱为氢氧化钠或氨水，酸为盐酸、硝酸或硫酸，溶液的pH范围为2.0～11.0。

所述的恒温箱的振荡速率为50～500rpm，振荡时间为1～72小时，振荡温度为10～60℃。

与现有技术相比，本发明合成了一种同时含铜、镁、铁三种元素的层状羟基复合金属氧化物，结合吸附技术用于水中砷污染物的吸附分离，实现了水中砷的有效去除和水的净化。具有制备方便、利用效率高等优点。

附图说明

图1为本发明方法的工艺流程图；

图2为本发明同时含铜、镁、铁的羟基复合金属氧化物材料吸附水中砷的应用实例路径图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

如图1-2所示，一种层状羟基复合金属氧化物的制备方法，及该层状羟基复合金属氧化物对砷的吸附去除应用，步骤如下：