[发明专利]一种层状双氢氧化物复合吸附材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种层状双氢氧化物复合吸附材料的制备方法采用将层状双氢氧化物纳米材料与传统吸附材料如活性炭、陶粒滤料等复合，利用层状双氢氧化物材料的阴离子吸附特性和传统吸附材料本身的吸附能力，实现同时吸附水中阴离子和阳离子污染物；纳米材料复合宏观吸附材料，增强了纳米材料的稳定性，能够充分利用其吸附位点，同时方便回收，避免二次污染；层状双氢氧化物具有较好的生物相容性，复合材料自身可附着生长微生物，形成生物膜，实现原位去除污染物；层状双氢氧化物具有“记忆效应”，使用一段时间后的复合吸附材料经一定温度煨烧，再投加到水中，即可恢复其吸附能力。

技术领域

本发明涉及材料领域，公开了一种层状双氢氧化物复合吸附材料的制备方法。

背景技术

随着生产生活水平的提高，水中污染物组分逐渐变得复杂，仅依靠独立的一类处理技术难以保证出水水质达到国家规定的标准。因此，各处理工艺单元有机组合，各学科间相互交叉不仅能够提高处理效果，也能降低运行成本。水处理领域中，常用的方法可分为物理化学法和生物法。物化法中的吸附法具有容量大，耗能少，污染小，去除快和可循环等优点，在去除水中污染物方面具有较大的潜力。但是单纯的吸附分离，吸附介质最终会达到饱和，无法实现对污染物的持续去除。而生物法去除污染物具有经济、无二次污染、分离转化彻底等优点。因此，采用吸附法耦合生物脱氮技术，实现原位修复污染水体，降低处理成本，具有重要的现实意义。

层状双氢氧化物（Layered double hydroxide，LDH），是一种典型的阴离子粘土材料，其化学通式为[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH^-)₂]^x+（A^n-）_x/n·mH₂O。式中，M²⁺和M³⁺分别为二价和三价金属阳离子；x为M³⁺/（M²⁺+M³⁺）的摩尔比，一般为0.2~0.33；A^n-表示电荷数为n客体阴离子，n为M²⁺/M³⁺的摩尔比，常见的M²⁺/M³⁺比例一般在2~4之间；m为每个LDH分子中层间结晶水数。该种材料介观形貌和尺寸可控、比表面积大、孔隙率高、扩散传质效率良好、表面功能基团丰富且层间阴离子易交换、生物相容性好。国内外研究表明，层状双氢氧化物对阴离子、重金属阳离子、含氧酸根离子、有机物等都有较好的吸附去除效果，在水处理领域具有很好的应用前景。将层状双氢氧化物与宏观吸附材料复合，既能提高对污染物的吸附效果，复合材料附着生物后，能实现原位去除吸附的污染物，同时，复合材料也具有层状双氢氧化物的“记忆效应”，经一定温度煅烧后在投入水中，即可恢复相应的吸附能力，既提高处理效率，又降低处理成本。

当前采用吸附法处理水中污染物时，常面临以下问题：（1）传统吸附材料只对水中单电性污染物有较好的吸附能力，难以实现同时吸附阴离子和阳离子污染物；（2）纳米粉体材料分散到水中后易团聚，难以实现吸附位点的高效利用，且粉体材料回收困难，易造成二次污染；（3）只采用单一的吸附分离方法，吸附介质最终会达到饱和，无法实现对污染物的持续去除；（4）传统吸附材料回收再生投资较高，处理流程复杂，回收再生率不高。

发明内容

针对以上问题，本发明采用将层状双氢氧化物纳米材料与传统吸附材料如活性炭、陶粒滤料等复合，利用层状双氢氧化物材料的阴离子吸附特性和传统吸附材料本身的吸附能力，实现同时吸附水中阴离子和阳离子污染物；纳米材料复合宏观吸附材料，增强了纳米材料的稳定性，能够充分利用其吸附位点，同时方便回收，避免二次污染；层状双氢氧化物具有较好的生物相容性，复合材料自身可附着生长微生物，形成生物膜，实现原位去除污染物；层状双氢氧化物具有“记忆效应”，使用一段时间后的复合吸附材料经一定温度煅烧，再投加到水中，即可恢复其吸附能力。

一种层状双氢氧化物复合吸附材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：