[发明专利]吸附偶氮染料并可循环再生的氧化镁吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于环境净化领域的氧化镁，确切地说是一种吸附偶氮染料并可循环再生的氧化镁吸附剂的制备方法。

背景技术

染料废水主要来自于印染工业，是较难降解的工业废水之一，偶氮染料是分子链中含有偶氮(—NNN—)基团的一类有机染料，在特殊条件下，它能分解产生20多种致癌芳香胺，经过活化作用改变人体的DNA结构引起病变和诱发癌症。以工业上常用的偶氮染料金橙为例，其释放到环境中不仅会对水生生物健康产生急性或慢性危害，还会影响食物链，对人类健康产生潜在的威胁。因此，含有偶氮染料废水的治理非常重要。目前，偶氮染料废水的处理方法主要有物理法、化学法和生物法等，其中化学法成本过高，生物法降解缓慢，物理法不能彻底降解污染物。相比之下，吸附法具有成本低、处理量大、操作简便、选择性高和通用性好等独特优点，在小规模偶氮染料废水处理领域具有一定的优势。

氧化镁是一类重要的多孔固体吸附材料，具有物化性质稳定、吸附能力强、无毒无害和易于安全操作等优点，在吸附领域广有应用。已报道的制备多孔氧化镁的方法主要有直接沉淀法，水热沉淀法和均匀沉淀法等，氢氧化镁沉淀产物经焙烧制得氧化镁。CN1036691A公开了一种“甜味物粗抽出液的精制方法”，在天然甜味物粗抽出液中添加壳聚糖后，用氧化镁做吸附剂除去其中的杂质。CN102190345A公开了“一种可循环再生的氢氧化镁吸附剂富集水中低浓度重金属的方法”，以氢氧化镁作为吸附剂处理水中的低浓度重金属，再与CO₂反应导致脱附和富集重金属，随后煅烧实现氢氧化镁的循环再生。例如，CN102908977A公开了“一种中空球形氧化镁吸附剂的制备方法”，通过喷雾干燥法制备的分散均匀的中空球形氧化镁的直径大小在1～2μm，对重金属铅离子、镉离子具有较强的吸附能力，饱和吸附量大于1400mg/g。多孔材料的吸附性能与其微观形貌等物理化学性质密切相关，但迄今还鲜有通过结构调节剂控制氧化镁的一次粒子形貌，进而开发对金橙等有害的偶氮类染料具有高吸附性能氧化镁吸附剂的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种制备方法简便、条件相对温和的氧化镁多功能吸附剂的制备方法，所制备的氧化镁对水体中的金橙、刚果红和甲基蓝等偶氮染料具有良好的吸附性能，并且其结构稳定，再生循环性能良好。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的吸附偶氮染料的氧化镁吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：

（1）先将硫酸镁、硝酸镁、氯化镁或醋酸镁溶解在蒸馏水中，随后加入尿素、碳酸铵或硫脲搅拌至溶解，再加入结构调节剂聚丙烯酸钠（PAAS）、P123（聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物）和F127（聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物）中的一种或其任意比例的混合物，在室温下搅拌形成混合溶液；该混合溶液中尿素、碳酸铵或硫脲和Mg²⁺的摩尔比为4～16.0:1.0，Mg²⁺的摩尔浓度为0.3～1.2mol/L，结构调节剂的质量浓度为5～50g/L；

（2）将该混合溶液转移至水热釜中进行水热反应，得水热产物；

（3）水热产物经自然冷却至室温、过滤后，先用蒸馏水洗涤滤饼至中性，然后将中性滤饼用无水乙醇分散洗涤一次并过滤，再经真空干燥、焙烧后得到所述吸附剂。

在水热釜中进行水热反应的工艺参数可以为：水热温度为140～200℃，水热时间为2～24h。

所述真空干燥的工艺参数可以为：干燥温度为60～100℃，干燥时间为4～16h。

所述焙烧操作的工艺参数可以为：静态焙烧温度在400～600℃，焙烧时间为2～8h，焙烧气氛为空气。

所述偶氮染料可以为金橙Ⅱ、刚果红、甲基蓝偶氮染料中的一种。

所述吸附剂的形貌可以表现为圆柱状、微球状、类立方体状、不规则块状或颗粒状。

本发明方法制备的吸附剂用焙烧法脱附后，用于再生循环使用。

本发明提供的吸附剂，其用于吸附水体中的金橙Ⅱ、刚果红和甲基蓝等偶氮染料。

本发明依据的基本反应原理是：在水热条件下，尿素、碳酸铵和硫脲等沉淀剂缓慢释放出氢氧根离子，析出的氢氧化镁在结构调节剂表面结晶，经过洗涤去除杂质离子、焙烧去除结构调节剂后，形成形貌多样、吸附特性良好并可再生循环使用的氧化镁。

本发明与现有氧化镁的制备技术相比，具有以下主要优点：

其一.采用结构调节剂辅助均相沉淀法，在一定的镁盐浓度范围实现氧化镁多样化形貌及其偶氮染料吸附性能的调控。