[发明专利]一种活性碳纤维负载FeAl水滑石复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种活性碳纤维负载FeAl水滑石复合材料及其制备方法与应用，所述复合材料由FeAl水滑石薄片颗粒均匀团聚附着在碳纤维布上得到的，薄片颗粒尺寸为200‑250nm，厚40‑45nm，比表面积为45‑55m²/g。本发明提供的ACF/FeAlLDH复合材料比表面积大、吸附效果好，与传统的FeAlLDH相比，能快速吸附Cr离子并将其进行固定，吸附效率高达99％，且无有毒物质析出、不产生二次污染，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于被污染土壤的再生技术领域，尤其涉及一种活性碳纤维负载FeAl水滑石复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

铬(Cr)是一种重要的化工原料，广泛应用于制革、纺织品生产、印染、颜料以及镀铬等行业。随着大量含铬产品的生产，大量含有铬离子的工业废液的不当处理导致环境中铬污染日趋严重。由于重金属污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，并可经水、植物等介质进入人体参与到身体新陈代谢和循环，长期影响下可能会造成人体重金属中毒，危害人体健康。

目前，重金属污染土壤的修复原理包括采用各种技术来清除污染土壤中的重金属元素或者降低其活性和有效态组分，以达到修复土壤的目的。铬通常以Cr(III)和Cr(VI)两种稳定价态存在，对其进行治理修复的途径有两种：一种是改变铬离子的存在形态，将毒性高、迁移能力强的Cr(VI)还原为毒性小、稳定性较强的Cr(III)，以达到修复的目的；另一种是将铬直接从土壤中去除，使铬的留存浓度接近或达到土壤的背景值。基于这两种修复途径，铬污染土壤的修复技术主要有物理修复法、生物修复法、化学修复法等。其中，物理修复法主要有电动力学修复技术等，该技术虽可实现土壤中铬的分离，但是工程量大，造价高，且对土壤有一定要求，应用具有一定的局限性。化学修复法典型的有化学淋洗技术、化学还原技术等，化学淋洗技术通过淋洗污染土壤，使含六价铬的淋洗水进入地下水，再将含六价铬的地下水抽到地表进行处理，该方法虽然处理效果明显，但修复成本高、工程量大；化学还原技术是利用化学还原剂将污染物还原成难溶态，从而降低污染物的迁移性和生物可利用性，达到修复污染土壤的目的，该技术虽然修复时间短，效果好，但是药耗大、成本高，且大量化学药剂的使用，还会引起二次污染。生物修复法常利用植物、动物以及微生物吸收土壤中重金属，达到土壤修复的目的，该技术虽然实施较简单，成本低，但对环境的要求较高，且治理周期长、生物量小、效果不显著，不能治理重污染土壤。鉴于土壤铬污染带来的严重影响，亟待开发一种经济、高效、实用的治理技术。

发明内容

本发明的目的之一在于，针对现有技术中的不足，提出一种对Cr(VI)吸附高效、低成本且环境友好型的活性碳纤维负载FeAl水滑石复合材料(ACF/FeAlLDH复合材料)。

为实现本发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种活性碳纤维负载FeAl水滑石复合材料，所述复合材料由FeAl水滑石薄片颗粒均匀团聚附着在碳纤维布上得到的，薄片颗粒尺寸为200-250nm，厚40-45nm，比表面积为45-55m²/g。

按上述方案，所述碳纤维布中的活性碳纤维直径为5-20μm，碳纤维布厚度为2-15mm，孔容积为0.8-1.2cm³/g。

按上述方案，所述活性碳纤维负载FeAl水滑石复合材料中FeAl水滑石负载量为5-50％(FeAl水滑石占复合材料的质量百分含量)。

本发明的目的之二在于，提供上述活性碳纤维负载FeAl水滑石复合材料的制备方法，该方法能高效地制备出负载效果较好的ACF/FeAlLDH复合材料，并且操作简单，成本较低。

为实现本发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种上述活性碳纤维负载FeAl水滑石复合材料的制备方法，具体步骤如下：