一种利用高铁镁酸性矿井水合成的层状双氢氧化物及其制备方法和应用

本发明属于水体修复，涉及一种水体修复用材料，尤其涉及一种利用高铁镁酸性矿井水合成的层状双氢氧化物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、砷、锑是有毒的金属/类金属元素，长期高砷、高锑暴露将增加致癌风险。水体中砷、锑污染是全球性的环境问题，大量人群的健康遭受砷污染地下水的潜在威胁。层状双氢氧化物通常也被称为水滑石或阴离子粘土，是一类二维纳米结构材料，由带正电荷的金属氢氧化物层与电荷平衡的层间阴离子组成，其化学通式为常见的二价、三价金属离子有mg2+、mn2+、cu2+、zn2+和fe3+、al3+等，而常见的插层阴离子有co32-、no3-、so42-等。层状双氢氧化物因比表面积大、官能团丰富、离子交换容量大，且具有高度可调和灵活的层间空间，是砷、锑污染水体的高效吸附剂。但目前有关层状双氢氧化物的合成大多局限于理想的条件，即采用金属化学试剂合成纯净的层状双氢氧化物，材料合成成本高，限制了其在实际污染水体修复中的规模化应用。

2、此外，酸性矿井水通常含有高浓度的硫酸盐和铁、镁等金属阳离子，是威胁生态环境和人体健康的重大污染源，也是一种亟需处理的水体。

技术实现思路

1、针对酸性矿井水硫酸盐和金属离子浓度高、修复难度大、资源化利用率低等问题，本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成的层状双氢氧化物及其制备方法和应用，既显著降低了酸性矿井水对生态环境的负面影响和层状双氢氧化物材料的合成成本，又促进了酸性矿井水的资源化利用。所得的层状双氢氧化物在酸性环境中具有良好的化学稳定性，对砷、锑等含氧阴离子污染物具有良好的去除性能。

2、为实现上述目的，本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，具有这样的特征：包括以下步骤：步骤一、配制氢氧化钠溶液；步骤二、将高铁镁酸性矿井水和步骤一得到的氢氧化钠溶液逐滴加入装有去离子水的容器中，使混合溶液的ph值维持在9.5～11.0，同时剧烈搅拌并加热，滴加完成后得到悬浊液；步骤三、将步骤二得到的悬浊液进行老化；步骤四、对步骤三老化后的悬浊液进行后处理，得到层状双氢氧化物。

3、进一步，本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.1mol/l。

4、进一步，本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤二中，所述高铁镁酸性矿井水中，镁离子和铁离子的摩尔比为2～4∶1。

5、进一步，本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤二中，所述加热的温度为40℃。

6、进一步，本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤三中，所述老化的温度为60℃。

7、进一步，本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤三中，所述老化的时间为24h。

8、进一步，本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤四中，所述后处理的方法为：收集沉淀物，然后对沉淀物进行冷冻干燥。

9、进一步，本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，还可以具有这样的特征：其中，步骤四中，收集沉淀物的方法为：对老化后的悬浊液进行离心，得到沉淀物。

10、本发明还提供上述方法制得的层状双氢氧化物。

11、本发明还提供上述层状双氢氧化物在砷和/或锑污染水体修复中的应用。

12、本发明的有益效果在于：本发明提供一种利用高铁镁酸性矿井水合成的层状双氢氧化物及其制备方法和应用，采用高铁镁酸性矿井水作为合成硫酸根插层的镁-铁层状双氢氧化物的原料，利用酸性矿井水中的铁、镁等金属离子和硫酸盐，通过共沉淀法原位合成具有经济效益的层状双氢氧化物材料，有助于促进酸性矿井水的修复和资源化利用，具有重要的应用前景。具体的：

13、一、本发明利用实际高铁镁酸性矿井水合成硫酸根插层的层状双氢氧化物，既减缓了酸性矿井水对生态环境的负面影响，又促进了其资源化利用。以实际酸性矿井水为原料合成层状双氢氧化物，显著降低了该材料的合成成本。

14、二、相比化学试剂合成的层状双氢氧化物，本发明所得的材料在强酸性条件下具有更好的化学稳定性。

15、三、本发明合成的层状双氢氧化物对砷、锑等含氧阴离子污染物具有良好的去除性能，在富砷、富锑的污染水体修复方面应用前景广泛。

技术特征：

1.一种利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，其特征在于：

6.根据权利要求5所述的利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的利用高铁镁酸性矿井水合成层状双氢氧化物的方法，其特征在于：

9.如权利要求1-8任意一项所述的方法制得的层状双氢氧化物。

10.如权利要求9所述的层状双氢氧化物在砷和/或锑污染水体修复中的应用。

技术总结
本发明公开了一种利用高铁镁酸性矿井水合成的层状双氢氧化物及其制备方法和应用，属于水体修复技术领域，方法包括以下步骤：步骤一、配制氢氧化钠溶液；步骤二、将高铁镁酸性矿井水和步骤一得到的氢氧化钠溶液逐滴加入装有去离子水的容器中，使混合溶液的pH值维持在9.5～11.0，同时剧烈搅拌并加热，滴加完成后得到悬浊液；步骤三、将步骤二得到的悬浊液进行老化；步骤四、对步骤三老化后的悬浊液进行后处理，得到层状双氢氧化物。本发明利用酸性矿井水中存在的高浓度铁、镁和硫酸根离子，通过共沉淀法合成层状双氢氧化物，既减缓了酸性矿井水对生态环境的负面影响，又促进了其资源化利用。且合成的层状双氢氧化物在强酸性环境下具有良好的化学稳定性。

技术研发人员：陈宏坪,艾雨露,陈梦舫
受保护的技术使用者：中国科学院南京土壤研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13