[发明专利]水滑石/氧化亚铜纳米复合材料及其应用

说明书

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种水滑石/氧化亚铜纳米复合材料及其在水处理方面的应用。

背景技术

近年来，随着我国资源利用强度的加大，各大湖泊富营养化现象日益严重。生态系统退化、水华频繁爆发，严重影响人类的生产生活，这成为制约我国社会和国民经济持续发展的重大环境问题。

在所有淡水藻类中，毒性最强、污染范围最广的为蓝藻门，尤其其中的微囊藻属、鱼腥藻属、束丝藻属和颤藻属，是淡水中常见的有潜在危害性的藻类。在常见的除藻方法中，应用最为广泛的是工艺设备简单、处理费用低的混凝除藻技术。其中基于环境矿物材料的吸附法被认为是有效的治理方法之一。矿物材料因其来源广泛、价格低廉易得、再生容易、可多次重复使用及无二次污染等特点，在水华处理研究中受到广泛关注。文献所报道的粘土矿物材料主要有沸石、蒙脱土、凹凸棒石、高岭土、膨润土、水滑石等，因其天然矿物材料中除了水滑石其他材料表面都带负电荷，所以一些学者对天然矿物材料进行改性，获得表面带正电荷的改性粘土材料来提高粘土材料对藻细胞的絮凝能力，但制备改性材料会出现成本增加、操作过程复杂、产生二次污染等问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种制备工艺简单，原料价格低廉的纳米复合材料，其既能够拥有高效的杀藻效率又能够保证环境友好性。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

一种水滑石/氧化亚铜纳米复合材料，采用以下方法制备而来：

在醋酸铜和硫代硫酸钠的混合水溶液中加入水滑石搅拌，再加入葡萄糖搅匀后静置，在超声搅拌条件下加入氢氧化钠溶液，离心、洗涤、烘干得到水滑石/氧化亚铜纳米复合材料。

按上述方案，所述混合水溶液中中醋酸铜和硫代硫酸钠的摩尔浓度分别为0.2～0.3mol/L和0.4～0.6mol/L。

按上述方案，所述水滑石的质量占醋酸铜和硫代硫酸钠总质量的25～35％。

按上述方案，所述加入水滑石搅拌时间为20～40min。

按上述方案，所述葡萄糖的用量占醋酸铜、硫代硫酸钠和水滑石总质量的4～5％。

按上述方案，所述氢氧化钠溶液的摩尔浓度为0.4～0.6mol/L，用量占醋酸铜、硫代硫酸钠和水滑石总质量的8～9％。

按上述方案，所述超声搅拌时间为20～40min。

按上述方案，所述烘干温度为50～60℃。

上述水滑石/氧化亚铜纳米复合材料在水处理中的应用。

上述水滑石/氧化亚铜纳米复合材料在水华处理中的应用。

本发明利用水滑石/氧化亚铜纳米复合材料吸附藻细胞，再利用纳米氧化亚铜在可见光激发下产生的羟基自由基来杀死藻细胞，同时吸附水体中的阴离子，使复合材料在自然条件下既能高效除藻又能保证材料的环境友好性。这种一体化的耦合技术实现了天然矿物资源和太阳能的充分有效利用，为湖泊中的藻类的彻底高效分解提供了新的原理和方法。

本发明的有益效果：

本发明所用的原材料水滑石是天然矿物，价格低廉，来源广泛，利用其制备的复合材料，过程简单，又是环境友好型材料。

本发明首先利用水滑石的吸附作用将藻细胞吸附在复合材料的表面，然后再利用氧化亚铜在太阳光激发下产生强氧化性的羟基自由基从而氧化降解藻细胞，最终达到有效的降解效果。

由于蓝藻的爆发是在夏季高温、光照充足的条件下，而水滑石/氧化亚铜纳米复合材料也正是利用充足的太阳光来达到最好的杀藻效果,从而避免了先污染,后治理的现象发生,从根本上解决了水华蓝藻的问题。

本发明水滑石/氧化亚铜纳米复合材料治理蓝藻，处理效率高，处理效率可达80％以上，成本低，操作方便，而且易于广泛实施。

水滑石/氧化亚铜复合材料杀灭藻细胞后，对溶液中总硬度、Al浓度、总氮和有机物含量无影响，且能够吸附水体中的90％磷。

附图说明

图1：实施例3水滑石/氧化亚铜纳米复合材料XRD图。

图2：实施例3水滑石/氧化亚铜纳米复合材料FTIR图。

图3：实施例3水滑石/氧化亚铜纳米复合材料对藻类的去除效果。

图4：实施例3水滑石/氧化亚铜纳米复合材料对有机物和无机物的去除效果。

具体实施方式

以下实施例进一步阐释本发明的技术方案，但不作为对本发明保护范围的限制。

一种水滑石/氧化亚铜纳米复合材料，采用以下方法制备而来：