[发明专利]一种利用镁铝铁三元类水滑石去除水中高氯酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机层状材料制备领域以及水净化领域，涉及一种去除水中高氯酸盐的方法。

背景技术

高氯酸盐是新型的具有高稳定性、高扩散性和持久性的污染物质。当高氯酸盐溶解后进入自然水环境，则可以通过各种途径，如水、植物等，进而经过消化系统进入人体或者其它动物体中。虽然具有不同的传播途径，但高氯酸盐最终影响最大的器官都是甲状腺。较低浓度的高氯酸盐就可以干扰人体甲状腺的正常功能。这主要是因为高氯酸根的电荷和离子半径与碘离子非常接近，它与碘离子竞争进入人体的甲状腺，从而阻碍碘的吸收，造成甲状腺激素T3和T4合成量的减少，最终影响人体的发育，尤其是大脑组织的发育。特别是婴儿，一旦没有充足的碘，就无法产生足够的甲状腺激素来满足其生长发育的需要，而神经系统的发育是依赖甲状腺激素的，所以这种在生命早期的影响，可能具有永久性的副作用。

因此高氯酸盐的环境污染问题已引起了环境学家和卫生学家的高度关注，已经成为目前国际学术界的研究热点之一。高氯酸盐的非挥发性、高溶解性和动力学稳定性，混凝、沉淀、过滤和消毒等自来水厂的常规处理技术难以有效去除水中的高氯酸盐，特别是低浓度高氯酸盐的去除更加困难。活性炭对其吸附量很小；大多数还原剂与其难以发生反应，目前高氯酸盐的去除和污染修复采用的技术主要有阴离子交换及吸附剂吸附、化学还原、电化学还原、生物还原、膜分离技术等。离子交换法存在成本高、处理后浓缩的高氯酸盐废水处理问题，难以大规模应用；活性炭对于高氯酸盐的吸附容量很小，运行过程中高氯酸盐很快就会穿透；高氯酸根中氯氧化数为+7，具强氧化潜力，但反应的活化能非常高，以致于在大多环境条件下非常稳定，只有在浓的强酸条件下高浓度高氯酸根才具有强氧化性，低浓度高氯酸根具有很高的化学和电化学稳定性，不能被一般的还原剂还原。采用膜分离技术设备费用高，膜的质量将直接影响去除效果，同时需要对膜进行及时清洗和更换，因此在实际生产的推广上受到制约。

中国专利CN 101481163A、中国专利CN 101481155A、和中国专利CN 101601992A均采用活性炭改性的方法去除饮用水中高氯酸盐，存在改性材料易脱附且达到吸附饱和后不能再生等不足。

中国专利CN 101456616A涉及水滑石去除饮用水中的高氯酸盐，但是其采用离子交换法，即利用新鲜水滑石层间阴离子的可交换性去除水中高氯酸盐，通过实验发现去除效果并不显著。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中高氯酸盐处理效率低以及经济成本高等缺陷，提供了一种去除水中高氯酸盐的方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明拟采用镁铝铁三元类水滑石的“阴离子记忆效应”(焙烧后，层板间阴离子发生分解，层状结构坍塌形成双金属氧化物等固溶体，在高氯酸盐溶液中，能够吸附高氯酸根离子来恢复水滑石的层状双电层机构)及金属离子的螯合作用共同吸附水中高氯酸盐，掺杂适量铁元素的三元类水滑石具有结晶性高、形貌规整，在强酸条件下，Mg²⁺溶出率低，结构稳定等优点，去除率显著高于通过离子交换法置换层间阴离子的方法。目前利用镁铝铁三元类水滑石去除水中高氯酸盐的方法尚未见报导。

本发明中的镁铝铁三元类水滑石的分子结构式为。焙烧态镁铝铁三元类水滑石的分子结构式为Mg₃Al_1-xFe_xO₉。

一种去除水中高氯酸盐的方法，包括以下步骤：

(1)将吸附剂加入含有高氯酸盐的水中进行吸附；

(2)吸附完成后，将水中的吸附剂截留分离处理。

所述的吸附剂为焙烧态Mg-Al-Fe三元类水滑Mg₃Al_1-xFe_xO₉，其中x＝0.2～0.8；

所述的吸附剂通过高温焙烧Mg-Al-Fe三元类水滑石[Mg₃Al_1-xFe_x(OH)₁₆]CO₃·yH₂O，其中，y＝1～6，x＝0.2～0.8而得到。

所述的焙烧温度为400～600℃，煅烧时间为3～6h。

所述的步骤(1)中污水中高氯酸盐的初始浓度范围为200～5000μg/L。