[发明专利]一种大比表面积球状水滑石的制备方法及其在矿化去除重金属污染物中的用途

说明书

本发明公开了一种大比表面积球状水滑石的制备方法及其在矿化去除重金属污染物中的用途。球状水滑石的化学式为：[M²⁺_1‑xN³⁺_x(OH)₂]^x+·(A^n‑)_x/n·mH₂O或[M²⁺_1‑xY⁴⁺_x(OH)₂]^2x+·(A^n‑)_2x/n·mH₂O；M²⁺选自Zn²⁺、Mg²⁺和Ca²⁺；N³⁺选自Fe³⁺、Al³⁺；Y⁴⁺为Ti⁴⁺；A^n‑是SO₄^2‑或CO₃^2‑。粒径为50‑800nm，壁厚≤5nm，比表面积≥100m²/g。本发明采用双层微乳方法，通过调控表面活性剂和共表面活性剂的比例，实现限域空间的调控，达到球状LDH的可控合成，在吸附矿化重金属方面具有极其优越的性能。

技术领域

本发明涉及吸附剂技术领域，具体涉及一种大比表面积球状水滑石的制备方法及其在矿化去除重金属污染物中的用途。

背景技术

球状材料，因为其相比体相块体材料具有独特的物化特征，因为其表面丰富的基团、高的比表面体相比例，以及丰富的晶格缺陷，在吸附等方面引起了广泛的关注和应用。如申请号为201510005317.9的专利公开了一种水滑石量子点催化剂及其制备方法和电催化分解水产氧应用；该材料作为光电催化剂用于电解水产氧。球状材料具有较高的比表面积，除了作为催化剂使用，还可以作为吸附剂使用。

近些年，环境污染是困扰人类可持续发展的难题。特别是近些年重金属离子排放，导致土壤和水体污染。土壤中重金属污染物的毒性主要取决于重金属的赋存状态：游离态的重金属离子易被农作物吸收而造成危害；当处于沉淀状态时，重金属离子难以被农作物吸收，阻断了重金属在农作物中富集的途径，可以显著降低重金属的危害。基于此原理，如果调变LDHs结构组成，能够将镉、镍、铜、砷、汞和铅等重金属离子锚定在主体结构晶格中，使其溶度积常数(K_sp)较相应的氢氧化物(～10^-20)低数十个数量级(可达10^-40～10^-50)，可显著降低重金属离子在环境中的迁移性和生物有效性，在土壤修复等领域具有广泛应用。因此，需要一种大比表面积球状水滑石，通过矿化除去重金属污染物，实现环境修复。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种大比表面积球状水滑石的制备方法及其在矿化去除重金属污染物中的用途。本发明提供一种大比表面积球状水滑石。该材料粒径为50-800nm，部分呈空心球，其壁厚为≤5nm，在吸附矿化重金属方面具有极其优越的吸附性能。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面，提供一种大比表面积球状水滑石，所述球状水滑石的化学式为[M²⁺_1-xN³⁺_x(OH)₂]^x+·(A^n-)_x/n·mH₂O或者[M²⁺_1-xY⁴⁺_x(OH)₂]^2x+·(A^n-)_2x/n·mH₂O；