[发明专利]一种氧化镁改性海泡石吸附剂的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氧化镁改性海泡石吸附剂的制备方法及应用。该制备方法包括海泡石提纯和提纯处理的海泡石氧化镁改性，即先通过物理沉降法对海泡石进行处理，然后采用硝酸镁和氢氧化钠进行反应产生氧化镁，对提纯处理后海泡石采用适量的氧化镁负载。本发明过程简单，所得吸附剂有效地结合了氧化镁和固体吸附剂的优点，显著提高了吸附剂的吸附性能，吸附效果好，特别适用于重金属离子的去除，而且相比其他固体吸附剂，价格更便宜，明显降低了生产成本，更加有利于规模化和工业化发展。

技术领域

本发明属于吸附剂制备领域，具体涉及一种氧化镁改性海泡石吸附剂的制备方法及应用。

背景技术

重金属污水的排放造成水体污染的问题是世界性环境难题，如何采取有效的方式从废水中去除重金属离子已经成为目前亟待解决的问题。工业上重金属离子的去除方法有沉淀法、离子交换法、吸附法、膜分离法和生物法等。其中，吸附法由于其操作简单、成本低廉、二次污染小和吸附剂可重复利用特点是目前研究较多和应用较为广泛的方法。吸附剂中天然矿石分布广、低廉易得，是环境修复中前景可观的吸附材料。

海泡石是一种纤维状富镁硅酸盐天然粘土矿，其理想晶体单元分子式为 Mg₈(Si₁₂O₃₀)(OH)₄·12H₂O，它具有由镁氧八面体和硅氧四面体交替排列形成的层链状结构的结构单元，这种结构组成的纤维内拥有与纤维方向一致的孔道，孔道大小为0.38nm×0.94nm，孔道中充满了水分子(孔道水)；在纤维的外表面，这些孔道形成通道，沿着纤维边缘，每便分布着一个硅烷(Si-OH)基团；在纤维端点也有向外部伸出的OH基团，它们与镁氧八面体中的氧原子相连。这种结构使得海泡石具有统一的孔径、较高的比表面积、优良的离子交换能力。

氧化镁作为一种传统的金属氧化物吸附剂，其比表面积大、表面呈弱碱性，利于吸附重金属离子，且具有安全无毒，原料易得的特点。相比于其他金属氧化物，氧化镁价格更低廉。选用便宜且性质优良的固体吸附剂并将氧化镁负载，是降低Cu²⁺吸附剂成本，增加工业应用可能性的重要措施。这些性能使得海泡石成为氧化镁负载固体吸附剂的选择。

目前，国内外研究人员主要开展氧化镁负载载体吸附重金属方面的研究。 Li-LiLing等人(Environ.Sci.Technol.2017,51,10081-10089)将MgO嵌入在N掺杂的生物炭中，用于吸附水体中的Pb²⁺，在最佳的吸附条件下，对Pb²⁺的吸附量达到893mg/g。虽然吸附量很大，但在吸附剂制作过程复杂中，且会用到有毒的对环境危害的吡啶试剂。Ran Xiao等人(Chemosphere208(2018)408-416)借助稀硫酸将MgO包裹在生物炭上，应用于吸附水体中的Cr(Ⅵ)，在最佳的吸附条件下的吸附量达到62.89mg/g。E.Eren等人(Desalination 257(2010)163–169)将MgO 包裹膨润土，用于水体中Cu²⁺的吸附，在最佳吸附条件下对Cu²⁺的吸附量达到 58.44mg/g。从结果看出，Ran Xiao和E.Eren的吸附量没有达到很大的吸附量，与其他优越的吸附剂还存在差距。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种氧化镁改性海泡石吸附剂的制备方法及在水溶液中吸附金属离子的应用。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

将提纯后的海泡石加入至镁盐溶液中，获得混合液，常温下搅拌，在N₂气氛氛围下向混合液中滴加碱溶液，滴加完后固液分离，干燥后煅烧，所得固体即为氧化镁改性海泡石吸附剂。

优选的方案，所述镁盐溶液与提纯处理的海泡石的液固体积质量比为 20-40:1(ml：g)。

优选的方案，所述镁盐为硝酸镁。