[发明专利]三元水滑石吸附剂及其制备方法和应用

说明书

三元水滑石吸附剂及其制备方法和应用，它涉及水滑石及其制备和应用。它是要解决现有的水滑石类吸附剂的易产生污染、再生困难的技术问题。本发明的三元水滑石吸附剂为Mg₆MZr(OH)₁₆CO₃·4H₂O或Mg₆MZr(OH)₁₈，其中M为二价或三价金属元素。制法：将氢氧化钠与碳酸钠混合溶液滴加到镁盐、二价或三价金属盐和锆盐的混合盐溶液中，搅拌反应后分离、干燥、研磨，得到Mg₆MZr(OH)₁₆CO₃·4H₂O；将Mg₆MZr(OH)₁₆CO₃·4H₂O煅烧，得到Mg₆MZr(OH)₁₈。它们可用作吸附剂、催化剂或电极材料。用作吸附剂时，达到吸附平衡时间为100min，可多次循环再生。

技术领域

本发明涉及水滑石及其制备和应用。

背景技术

人类沿海地区经济发展及海上活动的日益增加，导致近岸环境质量逐年下降，特别是磷等营养盐的浓度不断增加引起的海水富营养化，对海洋环境以及人类的健康造成了威胁。为了应对上述问题，寻求一种对水中磷酸根具有快速有效吸附能力的材料是吸附法去除水溶液以及海水中磷酸根的关键。

类水滑石材料具有良好的物理化学性能，层板元素可调控、层间阴离子可交换、稳定性高等特性使其在电催化、电容器电极材料和吸附重金属等方面被广泛应用。但在吸附磷酸根，特别是海水中磷酸根的研究相对较少，作为一种特殊的层状化合物，类水滑石材料各向异性的性质使得其易于形成离子吸附和运输的二维渗透通道。中国科学技术大学硕士论文《天然纤维素和水滑石的改性及其对重金属和磷酸根的吸咐研究》一文中，以镁铝水滑石为基底，过[FeEDTA]^-络合阴离子对水滑石进行修饰改性，在镁铝水滑石上负载水合氧化铁得到一种复合材料，并运用在磷酸根的吸附去除实验中。改性后的吸附剂对磷酸根的吸附能力提高，但是由于制备过程采用[FeEDTA]^-络合阴离子，使得吸附过程中除了阴离子交换还包括络合过程。由于络合剂的生物降解能力低，因此这种吸附机制虽然会增大吸附量，但也会带来污染的危险。同时由于有机离子的存在，吸咐后再生困难。

发明内容

本发明是要解决现有的水滑石类吸附剂的易产生污染、再生困难的技术问题，而提供一种三元水滑石吸附剂及其制备方法和应用。

本发明的三元水滑石吸附剂，其化学式为Mg₆MZr(OH)₁₆CO₃﹒4H₂O。其中M为二价或三价金属元素；用MgMZr-LDH表示。

上述的三元水滑石吸附剂的制备方法，按以下步骤进行：

一、按Mg(NO₃)₂·6H₂O、二价或三价金属硝酸盐、锆盐的摩尔比6：(1～2)：(1～2)，将Mg(NO₃)₂·6H₂O、二价或三价金属硝酸盐、锆盐加入水中溶解，得到混合盐溶液A；

二、按氢氧化钠与碳酸钠的摩尔比为(2～3)：1，将氢氧化钠与碳酸钠加入水中溶解，得到混合溶液B；

三、在搅拌条件下，向步骤一得到的混合盐溶液A中滴加混合溶液B，滴加过程中控制整个溶液pH值在8～10之间，得到混合溶液C；

四、将混合溶液C在15℃～80℃的条件下搅拌8～24h，然后离心分离，将固相物洗涤干净，再经干燥、研磨，得到三元水滑石吸附剂；该三元水滑石吸附剂用MgMZr-LDH表示。