[发明专利]磁性层状双氢氧化物的制备方法、磁性层状双氢氧化物及其应用

说明书

本发明提供一种磁性层状双氢氧化物的制备方法、磁性层状双氢氧化物及其应用，方法包括通过热解‑水化重构的方式制备成甜菜碱插层的层状双氢氧化物，然后与四氧化三铁粉末复合制备成甜菜碱插层的磁性层状双氢氧化物。本发明中的甜菜碱插层的磁性层状双氢氧化物材料的合成原材料丰富易得，合成流程简单、易操作，所需设备较为常规，生产成本低，吸附材料绿色无毒，适于大规模推广应用；可以在短时间内实现阴、阳离子形态重金属的同时去除，而且可以将其降低到地表水水质限值以下，在水体重金属污染方面均展现了巨大的应用潜力。同时因为其带有磁性可以实现高效回收，在水体重金属污染处理中展现了良好的实际运用价值。

技术领域

本发明涉及层状双氢氧化物技术领域，尤其涉及一种磁性层状双氢氧化物的制备方法、磁性层状双氢氧化物及其应用。

背景技术

随着工业生产、汽车尾气排放等活动的进行，大量的重金属被排放进入水体中，严重威胁着生态安全和人类健康。水体中的重金属往往存在阴、阳离子两种形态，不同的电性特征大大增加了实际水体的处理难度。研发制备能够同时吸附阴、阳离子形态重金属的吸附材料，快速将水体中的重金属降低到国家相关的水质限值(比如Cr(VI)为0.05mg/L，而Cu限值为1mg/L)，对于保障生态安全和人类健康至关重要。

层状双氢氧化物是一种低成本、性能优良、环境友好、化学稳定的无机吸附材料，对于重金属具有一定的吸附能力，但是具有吸附速率慢、选择性差、难以兼顾阴阳离子态重金属的同时吸附等弱点，在实际使用过程中受到较大限制。甜菜碱是一种天然或者人工合成的季胺碱，其中含有羧基、胺基等官能团，对于重金属展现了较好的螯合能力，如果能够借助水化重构方式将其插层进入层状双氢氧化物内部，则可以大大改善层状双氢氧化物对于重金属的吸附性能。另外，将层状双氢氧化物与四氧化三铁复合使其具有磁性特征，便于材料的回收和水体净化达标，增大了其实际适用性。

目前，尚没有将甜菜碱作为层间阴离子插层进入层状双氢氧化物内的研究。本研究筛选了通过热解-水化重构方式制备了新型的甜菜碱插层的磁性层状双氢氧化物功能材料，以用于阴、阳离子形态重金属污染水体的修复治理。

发明内容

本发明为了解决现有的问题，提供一种磁性层状双氢氧化物的制备方法、磁性层状双氢氧化物及其应用。

为了解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述：

一种磁性层状双氢氧化物的制备方法，通过热解-水化重构的方式制备成甜菜碱插层的层状双氢氧化物，然后与四氧化三铁粉末复合制备成甜菜碱插层的磁性层状双氢氧化物。

优选地，包括如下步骤：S1：制备碳酸根插层的层状双氢氧化物；S2：所述层状双氢氧化物热解得到双金属氧化物；S3：将所述双金属氧化物加入含甜菜碱单体的溶液中在氮气氛围下进行水化重构，老化后加入四氧化三铁粉末得到甜菜碱插层的磁性层状双氢氧化物。

优选地，备碳酸根插层的层状双氢氧化物包括如下步骤：S11：二价金属阳离子和三价金属阳离子的组成第一混合溶液以及1-2mol/L的NaOH和1-1.5mol/L的Na₂CO₃组成的第二混合溶液被逐滴同时加入到pH＝9.5-10.5的去离子水中，持续搅拌至少1小时，得到第三混合溶液，所述第一混合溶液中所述二价金属阳离子和所述三价金属阳离子的浓度之和为1mol/L；S12：将所述第三混合溶液在70-80℃老化24小时，得到碳酸根插层的层状双氢氧化物；S13：用脱气去离子水对所述碳酸根插层的层状双氢氧化物洗涤、离心至洗涤液的电导率小于1000μs/cm；S14：离心脱水后的所述碳酸根插层的层状双氢氧化物在在70-80℃条件下烘干至恒重，并研磨粉碎过0.149-0.45mm筛，得到最终的碳酸根插层的层状双氢氧化物。

优选地，所述二价金属阳离子是Mg²⁺或者Ca²⁺；所述三价金属阳离子是Al³⁺或者Fe³⁺。