[发明专利]一种吸附Cr(VI)的分级镁铝水滑石的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于环境净化领域的镁铝水滑石材料，确切地说是一种吸附Cr(VI)并可循环再生的分级镁铝水滑石吸附剂的制备方法。

背景技术

铬是工业废水中常见的重金属元素之一，含铬废水对生态环境和人体健康都有很严重的危害，特别是Cr(VI)的毒性很大，很容易被人体吸收并在人体中积累，具有高致癌性。因此含铬废水的治理引起了社会各界的关注。含Cr(VI)废水的处理方法有化学沉淀法、离子交换法、电解法、吸附法等十余种，其中多孔固体吸附法具有操作简便和实用性强等优点，因而在含Cr(VI)废水处理领域具有较强的竞争力。

镁铝水滑石是一种层状双金属氢氧化物，是一种由层间阴离子和带正电荷层板有序组装而成的阴离子型层状化合物，利用镁铝水滑石独特的记忆效应，在水溶液中焙烧后的镁铝水滑石通过吸附环境中的阴离子来恢复其层状双电层结构，因此，可以利用焙烧后得到的镁铝金属氧化物吸附Cr(VI)。CN02156747.6报道了一种镁铝水滑石的清洁合成方法，焙烧碳酸镁制备出活性氧化镁后，将此氧化镁与铝酸钠反应制得镁铝水滑石。该方法的难点在于能否制备出活性氧化镁将影响到能不能制备出镁铝水滑石，且反应过程中要严格控制pH和投碱量，因而制备过程较复杂，成本也较高。CN200710053124.6报道了一种制备纳米镁铝水滑石的方法及其设备，采用液-液两相共沉淀法，配置镁盐和铝盐溶液，加入碳酸氢铵溶液，在静态混合器中反应后，再通过管道输送到密闭的搪瓷釜内进行熟化，生成镁铝水滑石。该方法能有效的控制晶粒大小，且粒度分布均匀，其不足之处在于所制备的镁铝水滑石的形貌难以控制，且制备过程复杂。目前已有将镁铝水滑石用于水体污染物吸附的报道。例如，CN101972631A公开了一种多级结构水滑石吸附剂及其制备方法，通过静态晶化Mg²⁺/Al³⁺/十二烷基磺酸钠（SDS）/尿素溶液，并借助阴离子表面活性剂SDS囊泡模板的界面诱导作用及其在水滑石层板间的插层作用，合成了对有机污染物具有优良吸附性能的多级结构水滑石。再如，CN103274491A公开了一种用镁铝水滑石吸附去除水中钒的方法，该方法通过在一定条件下水热硝酸镁/硝酸铝/碳酸钠/氢氧化钠、水体系，制得了镁铝水滑石吸附剂，并且对镁铝水滑石进行焙烧可以改善其吸附性能，但该方法制备出的镁铝水滑石吸附量较低，且没有提到其再生使用性能。

综上，迄今还鲜有结构调节剂辅助水热法制备形貌多样的分级镁铝水滑石，进而与其对剧毒污染物Cr(VI)的吸附性能关联并进行循环再生的报道。

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、条件相对温和的分级镁铝水滑石的制备方法，其对水体中的重金属污染物Cr(VI)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：（1）将一定量的镁盐和铝盐依次溶解在蒸馏水中，随后加入尿素搅拌至溶解；然后向上述溶液中加入聚丙烯酸钠（PAAS）、聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物（P123）和聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物（F127）等结构调节剂中的一种或其任意比例的混合物，在室温下搅拌形成溶液。该溶液中镁盐是硝酸镁、氯化镁和硫酸镁中的一种，铝盐是硝酸铝、氯化铝和硫酸铝中的一种；Mg²⁺浓度为0.2～0.8mol/L，Mg²⁺和Al³⁺的浓度比为2～4；尿素和Mg²⁺的摩尔比为10.0～15.0；所述结构调节剂的质量浓度为0.67～10%。

（2）将上述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并过滤，再经真空干燥、焙烧后制得所述吸附剂。

所述水热反应的工艺参数为：水热温度为100～200℃、水热时间为20～48h；

所述真空干燥的工艺参数为：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。

所述的分级镁铝水滑石应用于Cr(VI)吸附时Cr(VI)溶液的浓度为20～100mg/L、pH=3。所述的分级镁铝水滑石表现为微米级椭球状粒子和超细微米线状粒子共存的状态、微米级的片层状粒子结构、微米线相互交织组装而成的束状结构、微米线结构、微米棒相互交织组装而成的三维束状结构、微米级类球形颗粒状结构。