[发明专利]一种水滑石拟薄水铝石复合薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种水滑石拟薄水铝石复合薄膜及其制备方法和应用，该水滑石拟薄水铝石复合薄膜由拟薄水铝石薄膜以及负载在拟薄水铝石薄膜表面的水滑石组成，其制备方法为，将二价金属盐和尿素溶于水中，得到水滑石前驱体；再加入拟薄水铝石薄膜，采用水热法在拟薄水铝石薄膜上原位生长水滑石即得。本发明通过在水热条件下，利用尿素水解使水滑石前驱体呈碱性，含有丰富的OH^‑。二价金属离子和水铝石薄膜游离出的铝离子通过OH^‑原位结合，形成表面富含羟基的复合薄膜。大量羟基的存在，可抑制拟薄水铝石的酸解，并使得水滑石牢牢结合到拟薄水铝石表面从而避免散开或破碎，而且还能够提高对金属离子的吸附作用。

技术领域

本发明属于复合材料合成技术领域，尤其涉及一种水滑石拟薄水铝石复合薄膜及其制备 方法和应用。

背景技术

近年来，随着工业生产的迅速发展，由采矿、冶金工业、化肥和机械制造等领域产生的 重金属离子污染物(如Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Hg(Ⅰ)等)被大量排放到水体中， 给农业、工业以及生活供应的水质带来了严重的威胁。重金属离子因为其不能被生物降解又 具有高毒性，会通过食物链的传递和富集对人体造成严重的危害。其中Pb(Ⅱ)会影响人的智 力和骨骼的发育，同时造成消化不良和内分泌失调，导致贫血、高血压，也破坏了肾功能和 免疫功能。目前用于处理重金属离子污染物的技术有吸附法、沉淀法、膜分离法、电渗析法、 离子交换法、反渗透法和生物法等。相比其他方法，吸附法以其制备方法简单、操作简单和 经济可行等优点，被认为是最合适的技术之一。

拟薄水铝石(γ-AlOOH)，也称为类勃姆石，是一类组成不稳定、结晶不完整的薄皱折片 层，具有比表面积高、孔隙率大、界面吉布斯自由能高、分散性和胶溶性好等特性，常被应 用于废水处理领域。例如CN105107486A在碱性条件下沉淀无机铝盐溶液，对沉淀进行离心 水洗分离，然后添加浓盐酸、冰醋酸或硝酸使沉淀胶溶的同时添加成膜助剂聚乙烯醇和结构 调节剂P123或F127，经流延成型和干燥后制得γ-AlOOH薄膜吸附剂，其对浓度为20mg/L 的Cr(Ⅵ)的吸附去除率可高达99.4％。Wang等人(Wang Y Q，Wang G Z,Wang H Q，Cai W P， Liang C H，Zhang L.Template-induced synthesis of hierarchical SiO₂@γ-AlOOH spheres and their application in Cr(VI)removal[J].Nanotechnology，2009，20(15):155604.)利用碱性条件破坏SiO₂胶体球的硅-氧键，并诱导偏铝酸根离子在其表面进行水解，生成的不稳定Al(OH)₃胶体在160℃ 水热条件下逐渐转化为γ-AlOOH，合成SiO₂@γ-AlOOH球。该利用无机材料改性后的 SiO₂@γ-AlOOH球对Cr(VI)的最大吸附量为4.5mg/g，高于γ-AlOOH(约2mg/g)。但是，无 论是单纯的γ-AlOOH薄膜还是与SiO₂胶体球复合的γ-AlOOH薄膜都存在耐酸性差的缺陷， 在pH＝1～5会发生部分水解，容易对水体造成二次污染。