[发明专利]一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法

说明书

发明领域

本发明属于材料合成和水处理技术领域，具体涉及一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法。

背景技术

硫酸盐废水广泛存在于食品生产、医药制造、造纸、矿山开采等行业中。如果含硫酸根废水不经处理直接排放到水体中，将导致水体水质下降，生态平衡遭到破坏；生成的硫化物和H₂S有剧毒，危害水生动植物和人类的健康。目前，处理硫酸根废水方法主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法、冷冻法等物理化学的方法和生物法。化学沉淀法主要是钡法和钙法，产生的硫酸钡和硫酸钙等固体废弃物对环境会造成污染。离子交换法中离子交换树脂吸附量有限，装填量大，运行费用高。膜分离法受水质的影响较大，水质成分复杂对膜的损耗较大，导致去除率受到严重影响。冷冻法属于物理方法，只适用于高浓度的硫酸根离子废水的去除，且去除效率低。生物法处理成本相对较高，且产生的硫化氢对微生物存在较大的毒害作用。与其他方法相比较，吸附法具有操作简单、吸附效果优良、成本低、无环境污染或环境污染少的优点。目前，针对硫酸根离子的吸附剂主要有天然矿石，生活生产废弃物，人工合成的新型吸附剂三类。这些吸附剂存在许多不足之处，据国内外学者研究天然矿石类和生活生产废弃物类吸附剂如蒙脱石，针铁矿，粉煤灰等，虽然成本低，但是处理效果差。这两类吸附剂经过改性之后效果可得到改善，但却存在着改性方法复杂和改性试剂费用高的问题。人工合成的新型吸附剂大多效果优良，在材料价格，制备方法，工艺运行方面存在原材料成本高，制备工艺复杂，运行需要特殊反应装置的缺陷。

水滑石是一种具有层状结构的新型无机功能材料，化学式为[M_1-x²⁺M_x³⁺(OH)₂]^x+(A^n-)_x/_n·mH₂O，M²⁺表示二价金属离子，如Mg²⁺、Zn²⁺等，M³⁺表示三价金属离子，如Al³⁺、Fe³⁺，A^n-表示阴离子，如CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-等，x是M³⁺/(M²⁺+M³⁺)的比，介于0.2～0.33之间。目前，利用该材料的吸附性能在水处理领域已有应用。水滑石没有固定的化学组成，其主体层板的金属元素种类及组成比例、层间阴离子的种类、二维孔道结构均可调节，从而得到不同性质和性能的新材料，且廉价易得，是一种极具研究潜力和应用前景的新型材料。利用L-谷氨酸锌铝水滑石和硝酸根锌铝水滑石复合材料吸附阴离子的的研究几乎没有。

谷氨酸，化学名称为α-氨基戊二酸，内含两个羧基，是一种酸性氨基酸。L-谷氨酸是谷氨酸的左旋体，天然存在的氨基酸均为L型对映体。

发明内容

本发明的目的是提供一种由L-谷氨酸锌铝水滑石和硝酸根锌铝水滑石形成的层状复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的。

一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法，该方法采用新制的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料吸附去除水中的硫酸根离子。

进一步地，所述L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的制备步骤如下：先将摩尔量比为2:1～4:1的Zn(NO₃)₂·6H₂O与Al(NO₃)₃·9H₂O完全溶于水中,得混合盐溶液；再将与Al(NO₃)₃·9H₂O等摩尔量的L-谷氨酸完全溶于水中，得谷氨酸溶液；在N₂保护，40℃～70℃水浴条件下，将混合盐溶液滴加入谷氨酸溶液中，强烈搅拌，用NaOH溶液控制反应过程中pH值为7.8～8.2；待滴加完毕后，静置陈化；洗涤，抽滤，40℃～70℃下烘干。

进一步地，所述L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料作为吸附剂应用于硫酸根离子的水溶液的处理中。