[发明专利]一种利用矾浆制备铝基层状纳米材料的方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种利用矾浆制备铝基层状纳米材料的方法。

(二)背景技术

矾矿是一种含K、S、Al、Si等多种元素的非金属矿产资源和工业矿物。目前，炼制明矾产品仍是矾矿利用的主要途径。明矾因其有特殊的物理和化学性质，如无毒、易溶于水、水解生成的铝氢氧化物有凝聚作用等，使明矾具有吸附、净水等应用属性。矾矿炼制明矾，以水浸法工艺生产，导致生产过程中会生成大量的矾浆等废料。目前，对“矾浆”等废料再加工成高价值产品的关注度不够，或缺乏相应的开发能力和技术，因此，虽然其“废料”中富含钾、铝等多种可利用元素，导致现实生产上资源利用率低、浪费严重等。也有一些科研人员对矾浆的综合利用进行了研究。连加松(连加松；综合利用矾浆制氢氧化铝和水泥；化工环保，1988，2：87-90。)利用矾浆制备了氢氧化铝与水泥。矾浆中铝的溶出率不高，只有85.07％，且氢氧化铝的纯度也较低，为63.9％。潘万成(潘万成，夏瑞界；利用矾浆制备聚合氯化铝铁；化学世界，1993，11：563-567。)等人利用矾浆制备了聚合氯化铝铁。

(三)发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种利用矾浆制备铝基层状纳米材料的方法，该方法生产工艺简单，成本较低，产品粒度小且较为均一，实现了变废为宝。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种利用矾浆制备铝基层状纳米材料的方法，包括下列步骤：

(1)取原料矾浆，经研磨过筛，在马弗炉中400～900℃下煅烧1～8小时后，冷却，得到粉末产物；

(2)取步骤(1)得到的粉末产物与硫酸按1～5∶1的酸铝摩尔比混合，搅拌均匀，所得浆液放入恒温干燥箱，在120～250℃进行酸熔反应，取出反应液用水浸泡3～8h，然后静置分层，取上层清液，调节pH值至pH≥12，然后反复水洗、离心至溶液pH＝7，取上层清液，即得到含铝前驱物溶液；

(3)按1～5∶1的镁铝摩尔比，取Mg(NO₃)₂·6H₂O加入到步骤(2)所得的含铝前驱体溶液中混合，得到镁铝液；然后按1～5∶1的[OH^-]/[Mg²⁺]摩尔比将镁铝液在强烈搅拌条件下缓慢滴入到NaOH溶液中，同时滴加Na₂CO₃溶液以控制浆液pH值为12～14，40～80min滴完，滴加完毕后继续搅拌10～60min，得到胶状沉淀，将该胶状沉淀放入晶化釜中晶化，然后离心水洗至中性，干燥，破碎，过100目筛，得白色粉末状产品，即所述的铝基层状纳米材料。

所述步骤(1)中，煅烧温度优选为500～700℃，煅烧时间优选为4～6小时。

所述步骤(2)中，H₂SO₄的浓度为1～20mol/L，优选为2～10mol/L；

所述步骤(2)中，优选酸铝摩尔比为1～3∶1；

所述步骤(2)中，酸熔反应温度优选为150～225℃，酸熔反应时间优选为0.5～2小时；

所述步骤(2)中，可用强碱调节体系pH值，强碱可以是氢氧化钠，氢氧化钾等。

所述步骤(3)中，优选镁铝摩尔比为1～3∶1。

所述步骤(3)中，优选[OH^-]/[Mg²⁺]摩尔比为2～4∶1。

所述步骤(3)中，晶化温度优选为50～90℃，晶化时间优选为12～24小时。

所述步骤(3)中，干燥温度优选为60～100℃，干燥时间优选为12～24小时。

本发明制得的铝基纳米新材料可以作为吸附材料应用于印染废水中酸性染料的去除，具有了良好的去除效果。

与现有技术相比，本发明具有下列特点：

A)采用矾浆为主要原料，既变废为宝，又减少了废渣对环境的污染。得到的铝基纳米新材料具有良好的应用前景，例如可以作为吸附材料用于印染废水中酸性染料的去除。

B)生产工艺简单，成本较低，产品粒度小且较为均一，产品质量好。

(四)附图说明

图1：(a)～(d)分别为实施例1～4制得的铝基层状纳米材料的SEM图。

(五)具体实施方式：

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

(1)取原料矾浆，经研磨过筛，在马弗炉中500℃下煅烧4小时后，冷却，得到粉末产物；