[发明专利]硅酸镁-水热碳复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种硅酸镁‑水热碳复合材料及其制备方法和应用，所述硅酸镁‑水热碳复合材料包括块状多孔的硅酸镁和球状多孔的水热碳，所述水热碳负载在硅酸镁的表面及孔隙内。制备方法，包括以下步骤：（1）制备硅酸镁的分散液；（2）将碳源和有机酸加入到硅酸镁的分散液中，进行水热反应，反应完毕后过滤，得到沉淀产物；（3）将步骤（2）所得的沉淀产物加入到碱液中，以打通水热碳阻塞的孔道，过滤后得到硅酸镁‑水热碳复合材料。该硅酸镁‑水热碳复合材料具有环保无毒，成本低，不易团聚等优点，对水体中阳离子型染料及重金属有极强的吸附作用。

技术领域

本发明属于环保吸附材料技术领域，尤其涉及一种硅酸镁-水热碳复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

随着经济的发展，我国染料及重金属污染废水引发的环境问题也日益突出。大多数染料具有很强的化学稳定性和生物难降解性，因此能在水体中长时间的存在并造成严重的环境污染，重金属不会通过自然界本身物理的、化学的或生物的作用净化，其具有富集性，从而很难在环境中降解，同时通过各种方式进入人体使人类受到危害。染料还可以与环境中普遍存在的重金属等（如镉）发生协同效应形成复合污染，甚至形成难于挥发和生物降解的水溶性物质，导致其在环境中长期存在和累积，通过食物链在人体中富集，加重了机体的毒害作用。目前，为了减少染料及重金属对环境的污染，光催化降解、膜过滤、絮凝与沉淀、电化学技术以及吸附等方法被应用于复合处理中。吸附法处理染料和/或重金属污染水体因具有操作简单、投资少、处理后出水水质好等特点而受到重视，但大部分吸附剂因吸附能力低，成本高，污染物去除量少等原因不能广泛应用于工厂染料和/或重金属污染水体的处理过程中，提高该方法的关键在于开发更加高效、环保、低成本的吸附剂材料。

近年来，碳材料，和天然矿物（硅藻土，膨润土）等吸附剂均被运用于染料/重金属污染水体的处理过程中。硅酸盐是粘土矿物最常见的组成成分，粘土具有较大的比表面积、稳定的化学机械性能、良好的环境兼容性等特性，是水体污染修复固化最理想的材料之一。但是，硅酸盐的吸附能力限制了其应用范围。碳材料中的水热碳因其合成简单，并且在低温下合成的水热碳表面含有羟基、羧基等大量的官能团，对染料/重金属污染水体具有良好的吸附性能。但是，水热碳在水溶液中分散性能不好，极易发生团聚现象，因此使用也受限。目前，国内外已有关于利用水热碳表面修饰粘土矿物的研究，并已运用于染料、重金属等污染水体的处理过程中。但是天然矿物由于自身吸附能力有限，即使负载水热碳后，吸附效果仍然不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种环保无毒，成本低，不易团聚，对水体中阳离子型染料及重金属有极强的吸附作用的硅酸镁-水热碳复合材料，相应地，还提供上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，相应地，还提供上述的硅酸镁-水热碳复合材料在修复亚甲基蓝和/或镉污染废水中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种硅酸镁-水热碳复合材料，其特征在于，所述硅酸镁-水热碳复合材料包括块状多孔的硅酸镁和球状多孔的水热碳，所述水热碳负载在硅酸镁的表面及孔隙内。

上述的硅酸镁-水热碳复合材料，优选的，所述水热碳的平均粒径为500nm～1000nm，所述水热碳负载量为硅酸镁-水热碳复合材料质量的20%～80%。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将硅酸镁超声分散到水中，得到硅酸镁的分散液；

（2）将碳源和有机酸加入到步骤（1）所得的硅酸镁的分散液中，进行水热反应，反应完毕后过滤，得到沉淀产物；

（3）将步骤（2）所得的沉淀产物加入到碱液中，以打通水热碳阻塞的孔道，过滤后得到硅酸镁-水热碳复合材料。

上述的硅酸镁-水热碳复合材料的制备方法，优选的，所述步骤（2）中，所述有机酸包括丙烯酸或乙烯基咪唑。