[发明专利]一种利用类水滑石材料吸附去除水中硫酸根的方法

说明书

本发明涉及一种利用类水滑石材料吸附去除水中硫酸根的方法，包括以下步骤：(1)配制镁盐、铜盐、铝盐的混合盐溶液为溶液A，配制双子型磷酸盐阴离子表面活性剂溶液为溶液B；配制尿素溶液为溶液C，配制柠檬酸三钠溶液为溶液D；(2)搅拌条件下，将溶液A和溶液B混合均匀后，同时缓慢加入溶液C和溶液D，形成的浆液转入晶化釜；(3)在惰性气氛下，浆液晶化，抽滤，水洗，真空干燥，得到插层改性类水滑石；(4)投入到含有硫酸根离子的废水中进行吸附。本发明的插层改性的类水滑石对硫酸根离子废水进行吸附，一方面改善了在酸性条件下的吸附能力，另一方面可以再生回收利用，降低吸附剂的投资成本。

技术领域

本申请涉水滑石材料领域和废水处理领域，具体涉及一种利用类水滑石材料吸附去除水中硫酸根的方法。

背景技术

硫酸根是工业废水中普遍存在的一种阴离子，它会加快设备及管道的腐蚀，这不仅会增加企业废水处理过程中的安全隐患，也会增加企业的投资运行成本。若废水不经过处理直接排放到自然水体中，会破坏自然硫循环的平衡，硫化物的积累造成水体水质下降，破坏生态系统的平衡，使水体生物多样性减少。进入到环境循环中的硫元素，会形成硫化物以及酸雨，危害动植物和人体的健康。若长期饮用含有硫酸根的水，会引起严重的生理危害，面临生命危险。目前处理硫酸根废水的方法，有吸附法、沉淀法、化学法、生物法等。其中吸附法具有成本低廉、效果显著、操作简单、绿色环保等优点，其处理后的水质稳定达标且吸附剂可重复利用，大大降低了投入成本。

类水滑石(HTLCs)作为一种新型无机功能材料，在催化、医药、吸附、电工、造纸等方面均有广泛的应用。类水滑石主体层板带有阳离子，中间层板带有可交换的阴离子和水组成，因水滑石中的阴离子具有独特的“记忆效应”和可交换性，使得水滑石没有固定的化学组成，从而得到的不同材质和功能性的新材料。现有技术中采用水滑石或吸附出去水中硫酸根的技术，

比如有采用尿素分解水热合成法制备Mg-Fe类水滑石，对初始浓度500mg/L的硫酸根离子浓度的溶液进行吸附处理，最大吸附量可以达到150mg/g，吸附量还有待提升。谢全模等利用氨基酸对水滑石进行插层，提高了类水滑石对硫酸根离子的饱和吸附量，可以达到580g/mg，但是该方法中需要氨基酸插层处理，制备工艺复杂，成本高昂，并不适合工业化的大规模对含硫酸根离子废水的处理。

专利CN109692648A公开了一种吸附水中硫酸根离子的吸附剂，是钙盐、锰盐、铁盐在碱液作用下水热反应得到，能够在较短时间内达到饱和吸附，能够快速除去水中硫酸根离子。

专利CN102847507公开了一种去除水中硫酸根的复合吸附材料，是将超细氢氧化锆负载在三维有序大孔材料中制得，便于回收利用。

现有技术中还有采用高分子材料，比如壳聚糖树脂，聚间苯二胺树脂树脂，比如专利CN102258984A，CN102247818A中记载的方法。由于树脂的特性，也方便循环利用。但是上述专利都是在中性或者弱碱性条件下才能有效发挥对硫酸根离子的吸附，而在酸性条件下吸附能力变差。而部分含有硫酸根离子的工业废水出水是弱酸性，而如果加入碱调节pH，一是增加成本，二是影响后端工艺，因此此类吸附剂在弱酸性废水的处理中限制了应用。

发明内容

为了解决现有技术中吸附剂对硫酸根离子吸附效率不高，饱和吸附量小，对弱酸性的废水硫酸根离子吸附效力不足。本发明提供了一种Mg/Ca/Al类水滑石新材料，该材料的制备方法绿色环保低廉，且能高效快速的去除废水中的硫酸根离子，出水中硫酸根的含量满足中国生活饮用水卫生标准。本发明材料中的本发明提供的一种去除废水中硫酸根离子的方法对缓解水资源短缺和水环境污染的问题具有积极的促进作用，响应国家碳达峰、碳中和的政策。本发明中Mg/Ca/Al类水滑石新材料制备成本低廉且可重复使用，有效降低了企业的投资成本。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种利用类水滑石材料吸附去除水中硫酸根的方法，包括以下步骤：