一种基于层状双金属氢氧化物的空心花球状吸附剂的制备

1.本发明属于废水处理领域，具体涉及一种基于层状双金属氢氧化物的空心花球状吸附剂的制备。
2.背影技术
3.水污染是一个世界性的问题。其中有毒金属对水的污染是最严重的，因为这些金属即使在低浓度下对人类和环境也有高度的毒性。重金属水污染主要来源于工业污染、农业污染和生活污染。著名的“公害病’——骨痛病就是由重金属镉(cd)污染引起的。重金属元素进入水体后可以直接通过饮用用水和生活用水作用于人体，也能被水生动植物富集，进入食物链进而危害人畜安全。重金属对水体动物有很强的毒害作用，鱼类短暂暴露于高浓度的重金属溶液中会导致应激反应，使免疫力下降。铬(cr)既是人体必需的微量元素，在肌体的糖代谢和脂代谢中发挥特殊作用,但浓度高时又会成为有毒的污染元素。环境中铬的污染主要来源有铬矿的采矿场、选矿厂、冶炼电镀工厂、机器制造厂、汽车制造厂、飞机制造厂、染料厂、印刷厂、制药厂等工业部门排出的废水与烟尘。铬的毒性主要是由六价的铬离子引起。
4.目前水环境中的重金属已严重危害到生态系统的健康和人类社会的可持续发展，采取有效措施治理、净化被污染的水体，并实现废水的再利用已经成为一个备受关注的新的全球性的问题。常用的处理方法很多，可分为化学法、物理化学法和生物技术。
5.在以上处理方法中，吸附法以其处理效果高、操作简便和选择性好等优点，特别是在污染性强、低浓度、其它处理方法难以有效处理的重金属污染废水领域具有特殊的应用价值。常用的吸附剂有活性炭、树脂等。然而这些吸附剂由于其吸附能力较弱或吸附时间较长等原因，限制了其实际应用。因此，研发吸附性能优良、吸附时间短的吸附剂具有重要的应用价值。


技术实现要素：

6.为了解决上述现有技术中提到的不足，本发明提供了一种基于层状双金属氢氧化物的空心花球状吸附剂的制备。
7.本技术提出了一种基于层状双金属氢氧化物的空心花球状吸附剂的制备，包括以硅酸四乙酯(teos)为硅源，在碱性条件下制备出二氧化硅(sio2)，然后以sio2为基板，层状双金属氢氧化物(ldhs)为主成分，采用水热法制备吸附剂；
8.步骤(1)：量取一定体积比的氨水和无水乙醇混溶；
9.步骤(2)：量取一定量的teos溶解在(1)的混合溶液中，室温条件下搅拌20～60min；
10.步骤(3)：把步骤(2)的混合液离心后，用某种溶剂洗涤，之后在25℃～80℃温度下干燥一定时间；
11.步骤(4)：称取一定量步骤(3)中样品加入到一定量的水中，超声5min～60min后，加入金属盐(ldhs前体)溶液中，磁力搅拌一定时间后，60℃～150℃反应3h～12h，冷却，离
心，洗涤，在25℃～80℃温度下干燥一定时间；
12.步骤(5)：称取一定量的步骤(4)中的样品加入到碱性溶液中，磁力搅拌1～12h后，离心，洗涤，在25℃～80℃温度下干燥一定时间。
13.进一步的，所述的步骤(1)中，氨水和无水乙醇的体积比为1：4。进一步的，所述的步骤(2)中，混合溶液的搅拌时间为60min。。
14.进一步的，所述的步骤(3)中，样品先用乙醇洗涤，然后再用三次水洗涤，之后在80℃温度下，干燥5h。
15.进一步的，所述的步骤(4)中，超声时间优化为60min，反应温度优化为120℃，反应时间优化为12h。
16.进一步的，所述的步骤(5)中，碱性溶液为2mol/l氢氧化钠溶液，搅拌时间优化为12h，用三次水洗涤，之后在80℃温度下，干燥5h。本发明所述的吸附剂，具有空心且花状结构，具有较大的比表面积，吸附效果优良。
17.本发明所述的吸附剂中含的ldhs，所述的ldhs具有水滑石的晶体结构，化学组成通式为[mⅱ(1-x)
mⅲx(oh)2]
x+
[a
n-x/n
]
x-·
mh2o，其中，mⅱ可为二价金属离子，mⅲ为三价金属离子，a为n价的阴离子，x为每摩尔ldhs中mⅲ的摩尔数。
[0018]
优选的，所述的ldhs中：mg
2+
、mn
2+
、fe
2+
、co
2+
、ni
2+
、cu
2+
、zn
2+
、或ca
2+
中的任何一种或二种；mⅲ选自al
3+
、cr
3+
、mn
3+
、fe
3+
、co
3+
、ni
3+
、或la
3+
中的任何一种或两种；a选自oh-、cl-、no
3-、或co
32-中的任何一种或两种；n＝1～2；x＝0.15～0.35；m＝0.5～6。
[0019]
更优选的，所述的ldhs中：mⅱ选自mn
2+
；mⅲ选自al
3+
；a选自oh-、cl-或no
3-。
[0020]
本发明所述的吸附剂，所述的在120min内，质量浓度为50mg/l的含cd(ii)溶液去除率达92.8％。
[0021]
本发明所述的吸附剂，所述的在120min内，质量浓度为50mg/l的含cr(vi)溶液去除率达94.7％。
[0022]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0023]
本发明的吸附剂能在较短的时间内，把大多数重金属阳离子(如cd等)和重金属阴离子(如cr2o
72-等)去除。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1、实施例1制备的吸附剂的(a)tem照片和(b)sem照片；
[0026]
图2、实施例1制备的吸附剂的bet曲线；
[0027]
图3、实施例1制备的吸附剂分别处理含cd和含cr2o
72-溶液吸附动力学曲线；
[0028]
图4、实施例1制备的吸附剂分别处理cd和含cr2o
72-去除率情况。
具体实施方式
[0029]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0030]
实施例1：
[0031]
(1)量取20ml氨水和80ml乙醇混溶；
[0032]
(2)量取4mlteos溶解在(1)的混合溶液中，室温下搅拌下60min；
[0033]
(3)把(2)的混合液离心，先用乙醇洗涤两遍，再用三次水洗涤两边，之后在80℃温度下，干燥5h；
[0034]
(4)称取0.06g(3)中样品，加入到60ml金属盐(摩尔比：n(mn(no3)2：n(al(no3)3):n(尿素)＝3:1:10)溶液中，搅拌30min，之后120℃反应12h。离心，洗涤，烘干。
[0035]
(5)称取1.0g吸附剂加入到2mol/l氢氧化钠溶液中，搅拌12h后，离心，洗涤，烘干，即为吸附剂。
[0036]
(6)称取0.25g吸附剂加入到250ml含cd溶液(c0＝50mg/l)中，进行吸附实验，结果表明，120min即可达到吸附平衡，且去除率达92.8％。
[0037]
实施例2：
[0038]
(1)量取20ml氨水和80ml乙醇混溶；
[0039]
(2)量取4mlteos溶解在(1)的混合溶液中，室温下搅拌下60min；
[0040]
(3)把(2)的混合液离心，先用乙醇洗涤两遍，再用三次水洗涤两边，之后在80℃温度下，干燥5h；
[0041]
(4)称取0.06g(3)中样品，加入到60ml金属盐(摩尔比：n(mn(no3)2：n(al(no3)3):n(尿素)＝3:1:10)溶液中，搅拌30min，之后120℃反应12h。离心，洗涤，烘干。
[0042]
(5)称取1.0g吸附剂加入到2mol/l氢氧化钠溶液中，搅拌12h后，离心，洗涤，烘干，即为吸附剂。
[0043]
(6)称取0.25g吸附剂加入到250ml含cr溶液(c0＝50mg/l)中，进行吸附实验，结果表明，120min即可达到吸附平衡，且去除率达94.7％。
[0044]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。