[发明专利]一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料、制备方法及应用，属于环境保护中污水净化处理技术领域。以工业粉煤灰、氯化钙、氢氧化钠为主要材料，通过共沉淀法得到以粉煤灰为铝源制备的钙铝层状双氢氧化物。采用该方法制备而得的片层状双金属氢氧化物具备水滑石结构特点和高吸附比表面积，对磷酸盐有良好的吸附效果和吸附选择性，并可进行痕量处理，为废水中阴离子的吸附去除提供了技术参考。本发明所需原材料常见易得，价格低廉，制备工艺简单，处理效率高，周期短，是处理废水中磷酸盐的一种有效吸附剂。

技术领域

本发明公开了一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料、制备及应用，属于环境保护中污水净化处理领域。

背景技术

农业上的广施磷肥加上工业上含磷废水的排放导致水体富营养化现象严重，严重影响水生生态系统的平衡。根据世界卫生组织标准，饮用水中磷含量不得超过0.5mg/L。目前，对水中磷酸盐的处理方法主要有化学沉淀法、膜分离法、吸附法等。其中，吸附法是从废水中提取磷酸盐的主要途径之一。

层状双氢氧化物(LDHs)粘土由类水镁石的片状氢氧化物组成，LDHs中二价金属离子被三价金属离子同晶取代产生正电，可吸引负电离子，成为水中磷酸盐等阴离子的吸附材料并受到广泛关注。目前大多数LDHs的制备通常由成品金属盐所得，，不利于环保和资源绿色循环利用。

燃煤发电过程中产生的粉煤灰(FA)含有较高含量的二氧化硅和莫来石，因此富含铝的粉煤灰是制备类水滑石的有效来源。此外，粉煤灰来源广泛、成本低，同时具备镁等其他活性元素，为开发高效吸附剂提供了可能。

本发明选择粉煤灰为铝源，通过共沉淀法制备Ca/(Al-FA)-LDH，将其用于磷酸盐溶液的处理。本发明利用工业废弃物FA为制备类水滑石材料吸附废水中磷酸盐，达到了以废治废的效果。同时，由共沉淀法制备的类水滑石吸附材料具有层状结构和比表面积大等优点，兼具粉煤灰多元素的特性，为废水中阴离子的高效吸附和选择性吸附提供了技术参考。

发明内容

本发明针对目前工业废物粉煤灰大量堆积，带来粉尘污染，对人们的生活以及植物的生长带来的严重的不良影响等问题，提供了一种去除水中磷酸盐的吸附材料及其制备方法。本发明具有吸附容量大、吸附效率高、痕量去除率高、周期短、成本低、制备工艺简单、可大规模应用于生产等特点。

本发明技术方案：

一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料，含有11.2％非金属硅化物和39.45％铝钙铁氢氧化物的复合状态，且为堆叠态厚度为20～50nm的片状形貌。

一种基于粉煤灰的片层状双金属氢氧化物吸附材料制备方法，步骤如下：

(1)将粉煤灰过80～120目筛子，备用；

(2)将步骤(1)中过筛子后的粉煤灰与NaOH颗粒按照质量比为1:1.1～1:1.5的比例混合均匀后研磨，于500～800℃温度条件下焙烧1～1.5h；

(3)将CaCl₂固体颗粒加入步骤(2)所得物中，加入去离子水，配置成Ca²⁺：Al³⁺摩尔比为2～3的混合金属盐溶液，搅拌均匀；

(4)用NaOH水溶液调节步骤(3)所得的溶液pH值为9～13，搅拌0.5～5h；

(5)将步骤(4)所得的溶液密封，于20～90℃温度条件下老化2～24h后，过滤、洗涤、干燥即得到Ca/(Al-FA)片层状双氢氧化物吸附材料。

上述制备方法得到的片层状双金属氢氧化物吸附材料的应用于磷酸盐的吸附，步骤如下：

(1)规模吸附过程：