本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種納米亞鐵鋁類水滑石及其超聲共沉淀制備方法和應(yīng)用，該納米亞鐵鋁類水滑石的化學(xué)式為：[Fe2+1-xAl3+x(OH)2]x+(SO42-)x/2·mH2O，其中x值為0.2～0.33，m的值為1.11～1.67。其制備方法包括：將氫氧化鈉溶液滴加到硫酸亞鐵和硫酸鋁混合鹽溶液中，控制混合溶液的攪拌速率和pH值，得到淡藍(lán)色懸浮溶液；將懸浮溶液密封后進(jìn)行超聲陳化，快速抽濾分離懸浮溶液并洗滌、真空干燥后磨碎到100目～200目即可。本發(fā)明專利技術(shù)的納米亞鐵鋁類水滑石具有陳化時(shí)間短、結(jié)晶度好、顆粒粒徑小、比表面積大、同時(shí)兼具吸附和還原性能等優(yōu)點(diǎn)，其在處理濃度為200μg/L的溴酸鹽水體中，去除率達(dá)100%，表現(xiàn)出了很高的反應(yīng)活性，具有較好的實(shí)用價(jià)值。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于水滑石材料領(lǐng)域，具體涉及一種納米亞鐵鋁類水滑石及其超聲共沉淀制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
溴酸鹽是由于給水中存在溴離子，并采用臭氧消毒或加氯消毒后產(chǎn)生的有毒致癌副產(chǎn)物。溴酸鹽是一種強(qiáng)氧化劑，在水中性質(zhì)非常穩(wěn)定，一經(jīng)形成很難去除。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)溴酸鹽使動(dòng)物細(xì)胞出現(xiàn)腫瘤，還可以導(dǎo)致細(xì)胞DNA的損傷。國(guó)外研究表明，一個(gè)體重 70kg的成年人，每天飲水2L，當(dāng)溴酸鹽濃度為5，O. 5和O. 05 μ g/L時(shí)，其終身致癌率為10_4，10_5和10_6。溴酸鹽已經(jīng)被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)定為2B級(jí)(較高致癌可能性)潛在致癌物。2004年世界衛(wèi)生組織最新的《飲用水水質(zhì)準(zhǔn)則》中將溴酸鹽限值從25 μ g/L修訂為10 μ g/L。2007年7月才開始在全國(guó)范圍內(nèi)實(shí)施的新《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中，規(guī)定飲用水中溴酸鹽的最大濃度限值為10 μ g/L。鑒于水體中因臭氧深度處理而產(chǎn)生的溴酸鹽給人類健康帶來(lái)的危害，許多研究者開發(fā)了一系列相應(yīng)的去除溴酸鹽的方法。常見的技術(shù)方法有活性炭吸附法、納米零價(jià)鐵還原法和生物降解法。由于活性炭的吸附能力有限，且吸附效能會(huì)隨著處理時(shí)間的延長(zhǎng)而不斷降低；納米零價(jià)鐵對(duì)溴酸鹽的去除效率很高，但其在空氣中極容易氧化；生物降解法分解溴酸鹽后，還需要進(jìn)行較強(qiáng)的后處理，以去除水中生物和產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。因此，上述方法在實(shí)際水體中的應(yīng)用都受到一定限制。水滑石及類水滑石材料因具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)及物理化學(xué)性質(zhì)，在吸附、催化領(lǐng)域中占有重要位置，可以應(yīng)用到水處理技術(shù)等許多領(lǐng)域，逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。目前，用鎂鋁二元類水滑石作為吸附劑的報(bào)道較多，也有利用三價(jià)鐵離子制備類水滑石作為吸附劑的研究，但利用二價(jià)鐵離子及超聲共沉淀法制備的兼具吸附和還原性能的納米亞鐵鋁類水滑石對(duì)溴酸鹽的去除并未見報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種陳化時(shí)間短、結(jié)晶度好、顆粒粒徑小、比表面積大、同時(shí)兼具吸附和還原性能的納米亞鐵鋁類水滑石及其超聲共沉淀制備方法和應(yīng)用；還提供一種操作簡(jiǎn)便、適用范圍廣、反應(yīng)活性高、環(huán)境友好的納米亞鐵鋁類水滑石在污染物去除中的應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案是技術(shù)方案之一—種納米亞鐵鋁類水滑石，由主體層和客體層而成，所述主體層由二價(jià)鐵和三價(jià)鋁形成的氫氧化物構(gòu)成，所述客體層由硫酸根、氫氧根和水分子組成；該納米亞鐵鋁類水滑石的化學(xué)式為x+(S042_)x/2 · mH20，其中 x 值為 O. 2 O. 33，m 的值為I. 11 I. 67。其比表面積為71. 7061m2/g，粒徑為IOOnm 500nm。技術(shù)方案之二 所述納米亞鐵鋁類水滑石的超聲共沉淀制備方法，包括以下步驟(I)在純氮保護(hù)下，將FeSO4 · 7H20和Al2 (SO4) 3 · 18H20以(I 4 ): I的摩爾比溶解在2OOmL 500mL去氧超純水中，得到混合鹽溶液；將I. Omol/L氫氧化鈉溶液以20mL/min 56mL/min的速率滴加到上述混合鹽溶液中，同時(shí)控制攪拌速率為IOOOrpm 1800rpm，得到pH值為8. 5 9. 5的淡藍(lán)色懸浮溶液；(2)將步驟(I)得到的懸浮溶液用橡膠塞密封，進(jìn)行超聲陳化，然后冷卻至20°C 250C (室溫)后快速抽濾并經(jīng)超純水洗滌、真空干燥，磨碎到100目 200目后得到納米亞鐵鋁類水滑石；所述超聲陳化的溫度為55°C 80° C，陳化時(shí)間為15min 120min。步驟(I)優(yōu)選為將FeSO4 · 7H20和Al2 (SO4) 3 · 18H20以2:1的摩爾比溶解在200mL去氧超純水中，得到混合鹽溶液；將I. Omol/L氫氧化鈉溶液以25mL/min的速率滴加到上述混合鹽溶液中，同時(shí)控制攪拌速率為1500rpm，得到pH值為9. O的淡藍(lán)色懸浮溶液。步驟(2)所述超聲陳化的溫度優(yōu)選為65°C，陳化時(shí)間優(yōu)選為30min。步驟(2)所述真空干燥溫度優(yōu)選為90°C，干燥時(shí)間優(yōu)選為24h。技術(shù)方案之三所述納米亞鐵鋁類水滑石在具有強(qiáng)氧化性酸污染物水體處理中的應(yīng)用。所述強(qiáng)氧化性酸包括次氯酸鹽、高氯酸鹽或溴酸鹽。具體操作為在水體中加入納米亞鐵鋁類水滑石，控制水體pH為7. O 11. 0，并在20°C 30°C的條件下進(jìn)行水浴恒溫振蕩反應(yīng)，然后將納米亞鐵鋁類水滑石分離，完成對(duì)水體中強(qiáng)氧化性酸的去除。所述水體中溴酸鹽濃度優(yōu)選為O. 2mg/L 25mg/L ;所述恒溫振蕩反應(yīng)條件優(yōu)選為恒溫溫度25°C，振蕩頻率為180rpm 190rpm，反應(yīng)時(shí)間為O. 5h 12h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于I、本專利技術(shù)的納米亞鐵鋁類水滑石的超聲共沉淀制備方法，比傳統(tǒng)的共沉淀法陳化時(shí)間短，且制備的材料顆粒粒徑小、結(jié)晶度高、比表面積大。2、納米亞鐵鋁類水滑石對(duì)初始濃度為200 μ g/L的溴酸鹽的去除率可達(dá)100% (水體中剩余溴酸鹽濃度小于O. 10 μ g/L)。相比于活性炭、沸石、蒙脫石、鎂鋁水滑石等傳統(tǒng)的吸附劑，納米亞鐵鋁類水滑石表現(xiàn)出更好的反應(yīng)活性，能快速的去除水體中的溴酸鹽。3、本專利技術(shù)的納米亞鐵鋁類水滑石兼具吸附性能和還原性能，在處理含溴酸鹽水體中起主導(dǎo)作用的是還原性能。4、本專利技術(shù)的納米亞鐵鋁類水滑石用于處理水體中的溴酸鹽，還可以推廣應(yīng)用到含強(qiáng)氧化性酸的污染水體中，處理工藝簡(jiǎn)單，操作方便，為含強(qiáng)氧化性酸的水體污染治理提供了新的途徑。附圖說(shuō)明圖I為實(shí)施例I制得的納米亞鐵鋁類水滑石的掃描電鏡示意圖。圖2為實(shí)施例I制得的納米亞鐵鋁類水滑石的X射線原子衍射示意圖。圖3為實(shí)施例I制得的納米亞鐵鋁類水滑石的紅外光譜示意圖。圖4為實(shí)施例I制得的納米亞鐵鋁類水滑石去除溴酸鹽的效果示意圖。圖5為實(shí)施例I制得的納米亞鐵鋁類水滑石去除溴酸鹽后的X射線原子衍射示意圖。圖6為實(shí)施例I制得的納米亞鐵鋁類水滑石去除溴酸鹽后的紅外光譜示意圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步描述。實(shí)施例I一種納米亞鐵鋁類水滑石的制備方法，包括以下步驟(I)在純氮保護(hù)下，將FeSO4 ·7Η20和Al2 (SO4) 3 · 18Η20以2:1的摩爾比溶解在200mL去氧超純水中，得到混合鹽溶液；將I. Omol/L氫氧化鈉溶液以25mL/min的速率滴加到混合鹽溶液中，滴加氫氧化鈉溶液的導(dǎo)管插到混合溶液液面下；控制攪拌速率為1500rpm，得到PH值為9. O的淡藍(lán)色懸浮溶液； (2)將步驟(I)得到的懸浮溶液用橡膠塞密封，在65°C條件下進(jìn)行超聲陳化，超聲陳化時(shí)間30min，然后冷卻至室溫(25°C)后快速抽濾并經(jīng)超純水洗滌、90°C下真空干燥24h，磨碎到100目 200目后得到納米亞鐵鋁類水滑石，利用PS-6真空型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀和綜合熱分析儀，分別測(cè)定納米亞鐵鋁類水滑石中鐵、鋁、硫元素和水分子含量，推算其化學(xué)式為=Fea671Ala 329 (OH)2(SO4)ai64 · I. 11 H2O0將上述制得的納米亞鐵鋁類水滑石置于10000倍的掃描電子顯微鏡下進(jìn)行觀察，得到如圖I所示的掃描電子顯微鏡圖。從圖I可看出，納米亞鐵鋁類水滑石分布均勻，粒徑為IOOnm 500nm左右。將上述制得的納米亞鐵鋁類水滑石進(jìn)行N2吸附-解析實(shí)驗(yàn)，在N0V本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種納米亞鐵鋁類水滑石，由主體層和客體層而成，其特征是，所述主體層由二價(jià)鐵和三價(jià)鋁形成的氫氧化物構(gòu)成，所述客體層由硫酸根、氫氧根和水分子組成；該納米亞鐵鋁類水滑石的化學(xué)式為：[Fe2+1？xAl3+x(OH)2]x+(SO42？)x/2·mH2O，其中x值為0.2～0.33，m的值為1.11～1.67。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊麒，鐘宇，李小明，羅琨，陳洪波，伍秀瓊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：湖南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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