一种基于赤泥制备RM/Ni(OH)2纳米材料的方法及应用

本发明涉及吸附有机污染物，具体涉及一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法及应用。

背景技术：

1、众所周知，水资源对人类的生存和发展是必不可少的。随着社会工业化的加速，许多行业使用大量的化学染料来提供各种稳定颜色的产品，如纺织、印刷、食品加工和化妆品等。每年生产160多万吨人造染料，这些染料经常用于不同的颜色染色，以增加其审美价值。一吨的纺织品需要使用15吨的水来印刷和染料，其中80～90％将被浪费掉。在不同类型的染料中，偶氮染料占纺织工业中所有染料的60-70％，由于其化学稳定性和多功能性而被广泛使用。偶氮染料在化学结构式中包含至少一个偶氮基结构，其中偶氮基通常与一个或多个芳香环体系相连，形成一个共轭体系，作为染料的发色团。刚果红(cr)是一种众所周知且广泛使用的偶氮染料，它在分子结构中由两个偶氮基团(-n＝n-)载色体组成。在使用过程中，大约15％的cr染料在没有经过科学处理的情况下进入工业废水中。由于cr水溶性高、毒性高、色度高、生物降解性差等特点，已成为最难处理的工业废水之一，严重破坏生态环境，给人类健康带来了巨大威胁。从废水和水体中去除cr染料，是一项重要的任务。

2、吸附法因其成本低、操作简单和去除效率高，是一种可靠去除cr的技术。然而，常用吸附剂仍存在着合成路线相对繁琐、制备条件恶劣、生产成本高等缺点，阻碍了其实际应用。因此，开发具有成本低、高吸附效率的吸附剂具有重要意义。近年来，通过有效的策略从废弃物中制造功能性材料，达到已废治废的目的，得到了人们越来越多的关注。目前人们常使用煅烧热解、水热合成、溶胶-凝胶、共沉淀和球磨等方法，将废物(如生物废物、电子废物和工业废物)转化为功能材料，应用于废水净化。

3、赤泥(rm)是在氧化铝生产过程中产生的一种碱性固体废弃物，全球rm储量超过40亿吨，年累计为1.755亿吨，90％的rm来自澳大利亚和中国。据估计，中国约有4.80-8.7亿吨红泥尚未得到处理，只有大约4％的rm被重复利用，大多数rm以堆积形式储存。大量rm的产生及其强碱性(ph值为11-13)，给环境带来了巨大的污染(污染地下水、使土壤碱化、以及粉尘带来的空气污染等)。因此，减少rm引起的环境污染具有重要的研究价值。由于rm含有丰富的氧化物(如fe2o3、al2o3、tio2、na2o和cao等)，可以作为支撑材料，以防止纳米吸附剂的团聚，提高负载吸附剂的吸附性能，用于去除废水中的抗生素、金属离子和染料等。

4、最近，ni(oh)2是一种典型的2d过渡金属氢氧化物，由于其易于获得和相对较高的效率，在染料吸附过程中引起了广泛的兴趣。在此，利用rm中丰富的氧化物(如fe2o3、al2o3、tio2、na2o和cao等)，加入ni+2中，通过na2o和cao的缓慢水解，水热将ni(oh)2纳米片原为生长在fe2o3、al2o3和tio2等氧化物表面，制备rm/ni(oh)2吸附材料，用于染料废水的去除。达到变废为宝、以废治废的目的。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法及应用，利用rm中丰富的氧化物(如fe2o3、al2o3、tio2、na2o和cao等)，加入ni+2中，通过na2o和cao的缓慢水解，水热将ni(oh)2纳米片原为生长在fe2o3、al2o3和tio2等氧化物表面，制备rm/ni(oh)2吸附材料。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、步骤一：将原料赤泥放入烘箱干燥，在60℃下干燥12h，后研磨30min，200目过筛；

4、步骤二：将0.01mol nicl2·6h2o加入到100ml去离子水为，搅拌时间为30min；

5、步骤三：向上述溶液加入(3～6g)rm，搅拌6h；

6、步骤四：将上述溶液进行水热实验，水热温度为(140～220℃)，保温时间为12h；

7、步骤五：将水热产物使用去离子水和无水乙醇各清洗3次，在60℃下干燥12h，得到rm/ni(oh)2吸附材料。

8、rm/ni(oh)2吸附材料在吸附污水中刚果红的应用。

9、与现有技术相比，本发明具有以下优异效果：

10、本发明一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法及应用，制备过程中不需要对赤泥生料进行传统的酸碱活化预处理，避免了酸碱化处理产生的废酸碱溶液对环境的二次污染。

11、利用rm的强碱性，借助rm中na2o和cao的缓慢水解，成功将超薄ni(oh)2纳米片原位生长在rm的fe2o3，al2o3和tio2等金属氧化物表面，使得rm/ni(oh)2吸附材料具有大的比表面积，从而达到对染料废水的高效去除。

12、所形成的rm/ni(oh)2纳米材料对废水中刚果红有优良的吸附效果，同时解决了固体废弃物赤泥的大量堆积问题，使固体废弃物赤泥变废为宝，实现固体废弃物赤泥资源化利用同时，又避免了传统酸碱的预处理所带来废酸废碱的二次污染，达到变废为宝、以废治废的目的。

技术特征：

1.一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法，其特征在于，所述的步骤（1）中赤泥干燥温度为60 ℃、干燥时间12 h，研磨30 min，200目过筛。

3.根据权利要求1所述的一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法，其特征在于，所述的步骤（2）中nicl2·6h2o的量为0.01 mol，加入的去离子水为100 ml，搅拌时间为30min。

4.根据权利要求1所述的一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法，其特征在于，所述的步骤（3）中rm的加入量为（3~6 g），搅拌时间为6 h。

5.据权利要求1所述的一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法，其特征在于，所述的步骤（4）中水热温度为（140~220 ℃），保温时间为12 h。

6.据权利要求1所述的一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法，其特征在于，所述的步骤（5）中去离子水和无水乙醇各清洗3次，在60 ℃下干燥12 h，得到rm/(oh)2吸附材料。

7.据权利要求1所述的一种基于赤泥制备rm/ni(oh)2纳米材料的方法及应用，应用于废水中刚果红染料的吸附去除。

技术总结
一种基于赤泥制备RM/Ni(OH)2纳米材料的方法及应用，本发明旨在利用固体废弃物赤泥（RM），借助RM中Na2O和CaO的缓慢水解，以Fe2O3，Al2O3和TiO2等金属氧化物为支撑材料；通过一步水热法，将Ni(OH)2纳米片原位生长在RM表面，制备RM/Ni(OH)2纳米吸附材料。该吸附剂RM/Ni(OH)2具有吸附容量高、低成本、制作工艺简单等特点，既能对染料废水进行有效的吸附，又能实现RM的资源化利用，为水体染料污染治理和RM资源化应用提供了新思路。既结合了赤泥和Ni(OH)2高比表面积、表面官能团丰富等优势，又弥补了二者的吸附容量有限的不足。本发明所采用的原料来源丰富，在使用过程中并未对RM进行传统的酸碱处理，减少了酸碱废液对环境造成的二次污染，做到了真正的“以废治废”。

技术研发人员：杨艳玲,谢德安,胡强,陈华军,陈进耿,叶晓慧,张荔,侯小江,锁国权
受保护的技术使用者：陕西科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15