一种水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法
【专利摘要】本发明公开了一种水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，首先将合成的水化氯铝酸钙干粉放入坩埚中锻烧，得到锻烧氯铝酸钙；然后取锻烧氯铝酸钙，分散至含有农药原药的溶液中，得到悬浮液；接着将所得悬浮液的pH用酸度调节溶液进行调整，最后依次经过反应、过滤、水洗和烘干即得纳米缓释剂。本发明的这种水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，农药缓释剂合成简单、成本低廉、易于分离及可重复利用，采用水滑石去除水体中重金属，比表面积大，更强的表面吸附能力使得吸附效果显著。本方法消除了与有机阴离子竞争插层的金属盐无机阴离子，可用于制备柱撑水滑石。煅烧态水滑石具有非常好的吸附和再生效果。
【专利说明】 一种水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，属于化学合成农药缓释剂领域。
【背景技术】
[0002]层状复金属氢氧化物简称LDHs，是一类阴离子层状化合物，又称水滑石，其具有酸性和碱性特征、记忆效应、层间阴离子的可交换性及微孔结构。自从1970年第一个有关水滑石类化合物制备加氢催化剂的专利问世以来，水滑石类化合物引起了人们极大的兴趣。其广泛应用于催化、吸附、离子交换等领域，近年来，随着对这类材料的进一步研究，又开拓了其在医药、涂料、农药、功能性高分子材料、油田开发等方面的应用。
[0003]层状复金属氢氧化物(LDHs)为阴离子型层状化合物，层间具有可交换的阴离子，主要包括水滑石、类水滑石和插层柱撑水滑石。它的结构如夹心面包，两边由二价和三价的金属离子正电荷片组成，中间是阴离子和水分子。各类阴离子如无机和有机阴离子，同多和杂多阴离子以及金属化合物阴离子引入水滑石层间，便可得到柱撑水滑石。由于这类材料具有独特的阴离子柱撑层状结构及独特的阴离子可交换性和层板阳离子可搭配性，因此，通过调变的金属离子和阴离子，可实现分子组装的多样化，换句话说，在一定条件下，某些功能性物种可以克服层状化合物层与层之间的作用力而可变地插入层间空隙，进而大范围地调变结构参数和性质，如层电荷密度、层间距、层板二维尺寸等，衍生出丰富多样的性能和功能，满足各种功能材料的设计要求。
[0004]LDHs最基本的性质是碱性，而其较强的碱性往往是在其煅烧产物中表现出来，不同LDHs的酸性强弱与组成中三价金属氢氧化物的酸性强弱和二价金属氢氧化物的碱性强弱有关，柱撑水滑石的酸性有时也来自于柱撑阴离子。LDHs的热稳定性因组成而异，但基本相近；当受热到一定温度时仅失去结晶水，而其层状结构不被破坏；当再加热到一定温度时，层板羟基缩水并脱除阴离子An_，导致LDHs微孔数量急剧增加，比表面积也增大；在较高的温度下，可形成比较稳定的双金属氧化物，当加热超过某一温度时，随着羟基和An-的脱除，LDHs逐渐从层状晶体结构过渡到类似于金属氧化物的晶体结构。金属氧化物的混和物开始烧结，从而使表面积大大降低，孔体积减小，碱性减弱。LDHs还具有独有的“结构记忆效应”，即经过一定途径改变其结构后，在一定条件下又可逆地恢复至原有的结构。一般来说，高价阴离子易于交换层间的低价阴离子。另外，水滑石类化合物在500°C条件下煅烧后得到的双金属氧化物类化合物，能够通过层状结构重建来吸附环境中的阴离子，因此，水滑石类化合物，特别是其煅烧产物和柱撑水滑石具有较大的比表面积和孔体积，容易接受客体，可用作吸附剂。
[0005]煅烧复原法是基于水滑石的“记忆效应”特性基础上而发展出来的制备方法，所谓水滑石的记忆效应是指把一定温度下煅烧的水滑石样品加入到含某种阴离子的水溶液或置于水蒸气氛围中，则将发生水滑石层柱结构的重建，阴离子进入层间，形成新的柱撑水滑石。因此其制备步骤为将生成的水滑石在空气中煅烧至一定温度，生成层状双金属氧化物后，再将其置于欲插入的阴离子溶液中进行结构重建，形成新的层状化合物。最后将其过滤、水洗、干燥，得到新的水滑石类材料。此方法消除了与有机阴离子竞争插层的金属盐无机阴离子，常用于制备柱撑水滑石。煅烧态水滑石具有非常好的吸附和再生效果，但样品容易出现晶相不单一或者晶性不好的现象。
[0006]经煅烧处理及未煅烧处理之LDHs其间所显现之差异性可能和下列事实有关:(I)煅烧处理可提高比表面积，(2)煅烧处理可提高孔隙体积，(3)煅烧处理可降低层间碳酸根离子之含量。另外，此一差异性亦可能各含氧阴离子之不同吸附机制有关，对经煅烧处理之LDHs而言，其吸附机制包含复合金属氧化物材料之再水合作用及同时发生之含氧阴离子的插层作用以重建LDHs结构，而对未经煅烧处理之LDHs而言，其吸附机制仅是层间阴离子之离子交换而已。在吸附量方面，对未煅烧处理之LDHs而言，其吸附机制主要为阴离子交换，而对经煅烧处理之LDHs而言，其吸附机制主要为阴离子之插层作用，因此若原先LDHs内之阴离子不容易被置换出来，则未煅烧处理之LDHs其吸附量将会远低于经煅烧处理之LDHs之吸附量。在吸附动力方面，对未煅烧处理之LDHs而言，离子交换机制将包含膜扩散及孔洞内扩散两步骤，但对经煅烧处理之LDHs而言，结构重建及阴离子插层几乎同时发生，因此经煅烧处理之LDHs其吸附平衡时间将会大为缩短。
[0007]水滑石类材料是水滑石、类水滑石以及插层水滑石的统称，因其具有特殊的层状结构、比表面积大，且合成简单、成本低廉、易于分离及可重复利用，在环境污染治理中作为吸附剂具有相当大之潜力。相关的文献报导，大多涉及水滑石类材料对阴离子型污染物的吸附去除效能，对于采用水滑石去除水体中重金属，尤其是以阳离子形式存在的重金属污染物的去除，文献目前较少报导。以其显著的吸附效果和廉价的成本使其在作为含重金属离子废水净化剂上仍具有相当大之应用价值。
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供一种水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，以解决上述现有技术中尚未解决的难题。
[0009]研究发现:煅烧水化氯铝酸钙，即煅烧水滑石或煅烧类水滑石经过高温处理后层间阴离子几乎全部脱除，并转化为复合金属氧化物，且释放出大量气体，因此煅烧后之水滑石拥有较其母体更大的比表面积及更强的表面吸附能力。煅烧态水滑石不但能吸附溶液中的阴离子而且还同时吸附阳离子，并且它可以在较高温度下进行吸附，与其他吸附剂相比具有不可比拟的优势。
[0010]本发明采用的技术方案为:水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其创新点在于:首先将合成的水化氯铝酸钙干粉放入坩埚中锻烧，得到锻烧氯铝酸钙；然后取锻烧氯铝酸钙，分散至含有农药原药的溶液中，得到悬浮液；接着将所得悬浮液的PH用酸度调节溶液进行调整，最后依次经过反应、过滤、水洗和烘干即得纳米缓释剂。
[0011]进一步的，包括煅烧步骤和合成步骤，具体步骤如下:
(1)煅烧步骤:将所合成的水化氯铝酸钙干粉放入坩埚中，设置升温速率为10C /30min,加热升温至300?700°C后保持恒温，恒温煅烧2?8h得到煅烧水化氯铝酸钙；
(2)合成步骤:将所述煅烧水化氯铝酸钙，分散至含有农药原药0.025?0.02g/ml的溶液中，形成浓度为0.0l?0.025g/ml的悬浮液，用酸度调节溶液调节悬浮液的PH为4?12，然后在反应温度为20?100°C下保温反应三天，最后过滤，并用去离子水洗涤2?3次后，即可得到纳米杂化物的农药缓释剂。
[0012]进一步的，所述水化氯铝酸钙的结构通式为3Ca0*Al203*CaCl2*10H20或Ca4Al2 (OH)12C12 (H2O)4,其中，Ca: Al=L 5 ?6:1。
[0013]进一步的，所述水化氯铝酸钙中的Ca:Al=2?4:1。
[0014]进一步的,所述农药溶液为水溶液或用有机溶剂调配的溶液。
[0015]进一步的，所述酸度调节溶液包括无机酸及其酸性盐或无机碱及其碱性盐。
[0016]进一步的，所述合成步骤中用酸度调节溶液调节悬浮液的PH为6?10。
[0017]进一步的，所述合成步骤中设置保温反应的温度为35?80°C。
[0018]进一步的，所述煅烧步骤中设置保温反应的时间为3?5h，温度为480?600°C。
[0019]本发明的有益效果:
(I)本发明的这种水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，农药缓释剂合成简单、成本低廉、易于分离及可重复利用，采用水滑石去除水体中重金属，比表面积大，更强的表面吸附能力使得吸附效果显著。
[0020](2)本发明的方法先在特定温度下煅烧的水化氯铝酸钙的结构通式为3Ca0*A1203*CaC12*10H20 或 Ca4A12 (OH) 12C12 (H20) 4，其中，Ca:Al=l.5 ?6:1，然后加入到含某种阴离子的水溶液或置于水蒸气氛围中，则将发生水滑石层柱结构的重建，阴离子进入层间，形成新的柱撑水滑石，水化氯铝酸钙的Ca:Al=2?4:1时效果更佳。因此其制备步骤为将生成的水滑石在空气中煅烧至一定温度，生成层状双金属氧化物后，再将其置于欲插入的阴离子溶液中进行结构重建，形成新的层状化合物。最后将其过滤、水洗、干燥，得到新的水滑石类材料。
[0021](3)本方法消除了与有机阴离子竞争插层的金属盐无机阴离子，可用于制备柱撑水滑石。煅烧态水滑石具有非常好的吸附和再生效果。
【具体实施方式】
[0022]下面的实施列可以使本专业技术人员更全面的理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
[0023]实施例1
制备水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法:
(O首先制备锻烧水化氯铝酸钙:取所合成的水化氯铝酸钙干粉放入坩埚中，以10C /30min的速度升至500°C，恒温锻烧4h，得锻烧水化氯铝酸钙，即锻烧氯铝酸钙；
取Ig锻烧水化氯铝酸钙，分散至含有0.8mol/ml的吲哚丁酸的40ml乙醇/水(体积比为(1:1))溶液中，经检测，悬浮液的PH大于8.5，用HNO3调至8.0，然后在室温下反应三天，过滤，用去离子水洗涤2次，即可得吲哚丁酸纳米缓释剂。
[0024]基于本实施例方法生产的农药缓释剂，农药缓释剂合成简单、成本低廉、易于分离及可重复利用，采用水滑石去除水体中重金属，比表面积大，更强的表面吸附能力使得吸附效果显著。
[0025]实施例2 一种水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法:
在实施例1的基础之上，取实施例1制备好的Ig煅烧氯铝酸钙，分散至含有0.5g麦草畏的10ml水溶液中。悬浮液的pH用HNO3调至8.0。然后，在室温下下反应24小时。过滤，用水洗涤，即可得麦草畏纳米缓释剂。
[0026]基于本实施例方法生产的农药缓释剂，农药缓释剂合成简单、成本低廉、易于分离及可重复利用，采用水滑石去除水体中重金属，比表面积大，更强的表面吸附能力使得吸附效果显著。
[0027]实施例3
一种水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法:
在实施例1的基础之上，取实施例1制备好的Ig煅烧氯铝酸钙，分散至含有0.1g2，4- 二氯苯氧乙酸的60ml水溶液中。悬浮液的pH用和HN03调至8.0。然后，在室温下下反应12小时。过滤，用水洗涤，即可得2，4-D纳米缓释剂。
[0028]基于本实施例方法生产的农药缓释剂，农药缓释剂合成简单、成本低廉、易于分离及可重复利用，采用水滑石去除水体中重金属，比表面积大，更强的表面吸附能力使得吸附效果显著。
[0029]上述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明的构思和保护范围进行限定，本发明的普通技术人员对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。
【权利要求】
1.水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其特征在于:首先将合成的水化氯铝酸钙干粉放入坩埚中锻烧，得到锻烧氯铝酸钙；然后取锻烧氯铝酸钙，分散至含有农药原药的溶液中，得到悬浮液；接着将所得悬浮液的PH用酸度调节溶液进行调整，最后依次经过反应、过滤、水洗和烘干即得纳米缓释剂。
2.根据权利要求1所述的水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其特征在于:包括煅烧步骤和合成步骤，具体步骤如下: (O煅烧步骤:将所合成的水化氯铝酸钙干粉放入坩埚中，设置升温速率为10C /30min，加热升温至300?700°C后保持恒温，恒温煅烧2?8h得到煅烧水化氯铝酸钙； (2)合成步骤:将所述煅烧水化氯铝酸钙，分散至含有农药原药0.025?0.02g/ml的溶液中，形成浓度为0.01?0.025g/ml的悬浮液，用酸度调节溶液调节悬浮液的PH为4?12，然后在反应温度为20?100°C下保温反应三天，最后过滤，并用去离子水洗涤2?3次后，即可得到纳米杂化物的农药缓释剂。
3.根据权利要求1或2所述的水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其特征在于:所述水化氯铝酸钙的结构通式为3Ca0*Al203*CaCl2.1H2O或Ca4Al2 (OH) 12C12 (H2O) 4，其中，Ca:Al=l.5 ?6:1。
4.根据权利要求3所述的水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其特征在于:所述水化氯招酸I丐中的Ca:Al=2?4:1。
5.根据权利要求1或2所述的水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其特征在于:所述农药溶液为水溶液或用有机溶剂调配的溶液。
6.根据权利要求1或2所述的水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其特征在于:所述酸度调节溶液包括无机酸及其酸性盐或无机碱及其碱性盐。
7.根据权利要求2所述的水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其特征在于:所述合成步骤中用酸度调节溶液调节悬浮液的PH为6?10。
8.根据权利要求2所述的水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其特征在于:所述合成步骤中设置保温反应的温度为35?80°C。
9.根据权利要求2所述的水化氯铝酸钙结构重建合成农药缓释剂方法，其特征在于:所述煅烧步骤中设置保温反应的时间为3?5h，温度为480?600°C。
【文档编号】A01N25/08GK104396949SQ201410650994
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】赵雪松, 刘朋昕, 佘道才, 王敏芝 申请人:江苏隆昌化工有限公司