[发明专利]基于含镍污泥的LDH基复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于复合材料技术领域，涉及LDH基复合材料，尤其涉及一种基于含镍污泥的LDH基复合材料，包括污泥和LDH纳米片，LDH纳米片的尺寸为400～800 nm，质量百分比含量不低于10%，其中所述LDH纳米片为Ni‑Al LDH、Mg‑Al LDH和Zn‑Al LDH中的一种或多种任意组合，与污泥均匀混合。本发明还公开了所述材料的制备方法。本发明以含重金属的固废污泥制备功能材料，将污泥变废为宝，不仅解决了重金属污泥难处理的问题，而且该材料性质稳定、比表面积大，可用于催化、吸附和化学分离领域；其制备方法简单经济、无二次污染产生，适宜工业应用。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及LDH基复合材料，尤其涉及一种基于含镍污泥的LDH基复合材料及其制备方法。

背景技术

电镀为材料、能源和化工等领域做出巨大贡献的同时也造成了环境污染，如重金属离子和含重金属的污泥污染。含镍污泥是含重金属污泥的主要类型之一，主要来源于金属冶炼、电镀、皮革和电池等工业生产过程以及废水的排放。Ni²⁺等重金属离子可通过食物链在植物、动物和人体内进行生物累积，将对人类生活、生产造成巨大影响，限制社会经济的可持续发展。

传统的重金属污泥处理方法主要是填埋法，其投资小、处理量大，但是污泥中所含的营养物质会为大量病原体的繁殖创造条件，有害成分若泄漏可能导致地下水污染。目前，从污泥中回收和去除重金属离子的方法主要有化学浸出法、稳定/固化、萃取法、植物修复、膜分离和离子交换等方法，这些处理方法不可避免地存在着高成本、处理效率低、处理不完全、易二次污染等缺点。因其成分复杂，很少有研究集中在重金属污泥的资源利用上。因此，对污泥进行无害化处置和资源化利用迫在眉睫。

层状双氢氧化物（LDHs）是一类层间键强、层间相互作用力较弱的无机功能材料，具有出色的捕获有机和无机阴离子的能力，广泛应用于污染控制和化工分离等领域。本发明提供了一种基于含镍污泥的LDH基复合材料，以含镍污泥为原料，将污泥变废为宝，不仅解决了重金属污泥难处理的问题，还提供了一种很有发展前途的污染控制材料，它的研究和应用在环境保护领域和实际工业应用中显示了巨大潜力。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种基于含镍污泥的LDH基复合材料及其制备方法。

技术方案：

一种基于含镍污泥的LDH基复合材料，包括污泥和LDH纳米片，LDH纳米片的尺寸为400～800 nm，质量百分比含量不低于10%，其中所述LDH纳米片为Ni-Al LDH、Mg-Al LDH和Zn-Al LDH中的一种或多种任意组合，与污泥均匀混合。

上述基于含镍污泥的LDH基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

a）取含镍污泥120～200°C干燥，研磨、过筛后，得粒径小于100μm的粉末，400～800°C煅烧4～8 h，得预处理污泥；

b）按多孔氧化铝与沉淀剂的摩尔比为2:1～1:4计，将多孔氧化铝、预处理污泥和二价金属盐分散在0.05～0.5 mol/L的沉淀剂溶液中混匀后，转移至反应釜，140～220°C水热反应12～48 h，过滤，分别用水和乙醇洗涤2～6次，50～90°C干燥12～24 h，冷却至室温，得含镍污泥的LDH基复合材料，其中所述二价金属盐与氧化铝的摩尔比为0～1:1，多孔氧化铝与（二价金属盐+含镍污泥中镍）的摩尔比为1:8～1:2。

本发明较优公开例中，步骤a）中所述含镍污泥中镍不低于5 wt%。

本发明较优公开例中，步骤b）中所述多孔氧化铝为氧化铝纤维、氧化铝微球和花状氧化铝中的一种或多种任意组合，其比表面积不低于100 m²/g。

本发明较优公开例中，步骤b）中所述沉淀剂为六亚甲基四胺和尿素中的一种或任意组合，优选六亚甲基四胺。

本发明较优公开例中，步骤b）中所述二价金属盐为镁盐或锌盐中的一种或任意组合。