[发明专利]焙烧态Ca-Al类水滑石吸附去除水中腐殖酸的方法

说明书

一种焙烧态Ca‑Al类水滑石吸附去除水中腐殖酸的方法，以焙烧态Ca‑Al类水滑石为吸附材料，吸附去除水中的腐殖酸。所述焙烧态Ca‑Al类水滑石的制备过程包括：将摩尔比为2～4：1的氢氧化钙和氢氧化铝加入装有水的反应器中，搅拌混合，通入二氧化碳，升温至60～100℃，反应0.5～3小时；停止搅拌，在60～100℃下继续反应10～30小时，经脱水和干燥后，在300～800℃下焙烧2～8小时，粉碎。本发明涉及的焙烧态Ca‑Al类水滑石对水中腐殖酸具有较高的去除率、吸附容量和吸附速率。

技术领域

本发明属于水处理领域，特别涉及Ca-Al类水滑石吸附去除水中腐殖酸的方法。

背景技术

腐殖酸是自然界普遍存在的大分子有机物，含有羧基、酚羟基、羰基等活性官能团，是天然水体中有机物的主要组分。在一般的天然饮用水源中，腐殖酸的含量约占水中总有机物的50%~90%，它也是饮用水氯化消毒产生的有毒副产物的主要前驱物。采用饮用水的常规处理工艺难以去除腐殖酸。

水滑石类材料具有典型的层板结构，层间阴离子可交换，层板中的阳离子可调控，且具有结构“记忆效应”，已广泛应用于高分子材料助剂、催化和吸附等领域。以水滑石为前驱体，经高温焙烧，可得到具有多孔结构和高比表面的焙烧态水滑石，对水中的染料、重金属、磷酸根离子和腐殖酸等具有较好的吸附去除性能（ZL 2005100508734；ZL2008101209254；环境科学与技术, 2019, 42(05): 70-76；硅酸盐通报, 2017, 36(04):1424-1429；材料导报, 2015, 29(16): 79-81）。与焙烧态Mg-Al水滑石相比较，焙烧态Ca-Al类水滑石的表面碱强度更高，且原材料成本更低，更适合作为廉价吸附材料大规模应用于水处理领域（化学学报, 2015, 73(11): 1207-1213；环境工程学报, 2018, 12(12):3324-3332；太原理工大学学报, 2019, 50(02): 173-179）。

然而，现有技术方案采用共沉淀法制备焙烧态Ca-Al类水滑石，并将其应用于吸附领域。共沉淀法制备工艺均以可溶盐（如氯化钙、氯化铝等）和碱（如氢氧化钠、碳酸钠）为原料，其原子利用率低，需要多次洗涤，排放大量含盐废水，生产成本较高，且吸附性能有待于进一步提升。因此，开发生产工艺清洁简单，成本低廉的焙烧态Ca-Al类水滑石，并使其对腐殖酸具有高效吸附性能，仍然是本领域的技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焙烧态Ca-Al类水滑石吸附去除水中腐殖酸的方法，该方法所涉及的吸附材料焙烧态Ca-Al类水滑石具有吸附容量高、吸附速率快、制备过程清洁简单和生产成本低等优势。

本发明提供的焙烧态Ca-Al类水滑石吸附去除水中腐殖酸的方法，以焙烧态Ca-Al类水滑石为吸附材料，吸附去除水中的腐殖酸，其特征在于，所述焙烧态Ca-Al类水滑石的制备过程包括步骤：

（1）将氢氧化钙和氢氧化铝加入装有水的反应器中，其中，氢氧化钙与氢氧化铝的摩尔比为2～4：1，水与氢氧化钙的质量比为10～50：1，搅拌混合，通入二氧化碳，升温至60～100℃，反应0.5～3小时；

（2）停止搅拌，在60～100℃下继续反应10～30小时，再经脱水和干燥，得到Ca-Al类水滑石；

（3）将步骤（2）所得Ca-Al类水滑石在300～800℃下焙烧2～8小时，粉碎，得到焙烧态Ca-Al类水滑石。

进一步的，所述二氧化碳的压力为0.1～0.5MPa。

进一步的，所述焙烧态Ca-Al类水滑石的投加量与水中腐殖酸的质量比为6～12：1。

进一步的，所述水中的腐殖酸浓度为10～100mg/L。

进一步的，所述吸附过程的时间为10～60分钟。