[发明专利]一种磁性镁铝水滑石/纳米洋葱碳复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种磁性镁铝水滑石/纳米洋葱碳复合材料及其制备方法和应用。其制备方法为：（1）称取磁性纳米洋葱碳于去离子水中，超声分散；然后将分散液置于集热式恒温加热磁力搅拌器中，并搅拌；（2）称取Mg(NO₃)₂•6H₂O和Al(NO₃)₃•9H₂O溶于去离子水中，记为溶液A；称取NaOH和Na₂CO₃溶于去离子水中，记为溶液B；分别搅拌至完全溶解；（3）将步骤（2）所得溶液A、B通过蠕动泵分别逐滴加至步骤（1）所得的溶液中；（4）滴加结束后倒入反应釜中进行水热反应；（5）水热反应完成后，取沉淀物洗涤至中性，干燥、研磨即得复合材料。该复合材料可应用于刚果红染料废水的吸附处理，吸附能力强且回收简便。

技术领域

本发明涉及一种磁性镁铝水滑石/纳米洋葱碳复合材料及其制备方法和应用，属于复合材料和水处理技术领域。

背景技术

染料废水由于色度大、浊度高、化学结构复杂以及难以生化降解等特性，导致其一直是难以解决的水污染问题之一。其中，刚果红是一种典型的联苯胺类直接偶氮染料，主要应用于印染工业及纺织工业。它在生产和使用过程中流失率高，易随着工业废水的排放进入到自然水体，对生态环境具有巨大的破坏作用。

磁性纳米洋葱碳（Magnetic Carbon Nano Onions，MCNOs）是一种新型纳米材料，其内部包含Fe-Ni核，具备较优良的磁学性能。

水滑石（Layered Double Hydroxide，LDH）是一种阴离子粘土型纳米材料，呈层柱状，层间具有可交换阴离子，可通过离子交换等特性去除水中污染物。作为吸附剂，它具有易制备、成本低、吸附性能优且易于再生循环使用等特点，较好地去除污染物，解决水污染问题。但存在回收难的缺陷，需要对此进行改性。

发明内容

本发明旨在提供一种磁性镁铝水滑石/纳米洋葱碳复合材料及其制备方法，该复合材料可应用于刚果红染料废水的吸附处理。

本发明将磁性纳米洋葱碳与水滑石复合，结合了磁性纳米洋葱碳的优良磁学性能，和水滑石较好的吸附性能，制备出具有磁性的LDH/MCNOs吸附剂，实现吸附能力强且回收简便的双重目标。此外，磁性纳米洋葱碳在500°C下煅烧不会发生分解或晶型转变，利于LDH/MCNOs的高温煅烧再生。LDH/MCNOs同时还具有较高的再生能力，对环境无污染。

本发明提供了一种磁性镁铝水滑石/纳米洋葱碳复合材料，包括以下组分：

水滑石：33.3~83.3 wt%

纳米洋葱碳：16.7~66.7 wt%

本发明提供了上述磁性镁铝水滑石/纳米洋葱碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取磁性纳米洋葱碳于去离子水中，置于超声波清洗机中超声分散15～20min；

磁性纳米洋葱碳与水的比例为每100mL水中溶解0.468～4.68 g磁性纳米洋葱碳；

（2）称取2.56～12.8 gMg(NO₃)₂•6H₂O和1.875～9.375 gAl(NO₃)₃•9H₂O溶于50～250 mL去离子水中，记为溶液A；称取3.375～16.875 gNaOH和2.65～13.25 gNa₂CO₃溶于50～250 mL去离子水中，记为溶液B；分别搅拌至完全溶解；

（3）将步骤（1）所得分散液置于集热式恒温加热磁力搅拌器中，并搅拌；搅拌时间为5~10 min，控制温度为60～90°C；