本发明涉及无机材料制备领域，尤其涉及一种利用油页岩灰制备多孔材料的方法。
背景技术：
油页岩又称油母页岩，是一种高灰分的固体可燃有机矿产。油页岩与石油、天然气和煤一样都是可燃有机物，有着重要的经济价值。据估算，每生产15万吨油页岩基油，将排放近300万吨的油页岩灰渣。油页岩灰渣中含有氧化铝、二氧化硅及稀土元素。随着油页岩的不断开发，油页岩产业面临着油页岩灰渣处理这个巨大的难题。堆积的油页岩灰渣一方面造成了严重的环境污染，另一方面也造成了资源的严重浪费。油页岩中伴生多种有色、稀有和稀土元素等多种有价元素，而这些元素在油页岩灰渣中得到了进一步富集，可利用性较大。油页岩灰的主要成分是SiO2、A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等，长期以来一直被用来作水泥，轻质砖的工业原料。回收油页岩灰中的金属，实现有限资源的有效利用，符合减排增效的循环经济理念。
水滑石类化合物(LDHs)是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物。水滑石化学结构通式为：[M2+1-xM3+x(OH)2]x+[(An-)x/n·mH2O]，其中M2+和M3+分别为位于主体层板上的二价和三价金属阳离子，如Mg2+、Ni2+、Zn2+、Mn2+、Cu2+、Co2+、Pd2+、Fe2+等二价阳离子和Al3+、Cr3+、Co3+、Fe3+等三价阳离子均可以形成水滑石；An–为层间阴离子，可以包括无机阴离子、有机阴离子、配合物阴离子、同多和杂多阴离子；x为M3+/(M2++M3+)的摩尔比值，大约是4:1到2:1；m为层间水分子的个数。其结构类似于水镁石Mg(OH)2，由八面体共用棱边而形成主体层板。位于层板上的二价金属阳离子M2+可以在一定的比例范围内被离子半价相近的三价金属阳离子M3+同晶取代，使得层板带正电荷，层间存在可以交换的阴离子与层板上的正电荷平衡，使得LDHs的整体结构呈电中性。层间的阴离子可被交换，经过一系列改性，水滑石材料可以得到许多种性能各异的物质。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用油页岩灰制备多孔材料的方法，利用廉价的油页岩灰和水滑石制备多孔功能材料，该方法简单、安全，产物应用范围广，从而实现有限资源的有效利用，并减少环境污染。
一种利用油页岩灰制备多孔材料的方法，依次包括以下步骤：
(1)将干燥油页岩灰研磨后过80～100目筛，按照每克油页岩灰与5～20mL氢氧化钠溶液混合的计量比，将所述油页岩灰加入到浓度为1～3mol/L的氢氧化钠溶液中，加热到50～70℃，搅拌4～6小时，再将温度调节到80～90℃，继续搅拌6～8小时，形成油页岩灰悬浊液，所述油页岩灰悬浊液为部分溶解的油页岩灰悬浊液；
(2)将所述油页岩灰悬浊液置于功率为500～800W，频率为15KHz～40KHz的超声波粉碎机中，超声作用1～2小时，进一步粉碎溶解；
(3)将超声粉碎溶解后的悬浊液进行固液分离，向分离后的液相中加入干燥过80～100目筛的水滑石，所述水滑石与所述油页岩灰的重量比为1～2:1，持续搅拌4～6小时后，老化24～48小时，然后过滤分离得到固体相，所述固体相经洗涤、干燥后，在300～500℃煅烧3～5小时，然后冷却到室温，得到多孔材料。
优选的技术方案中，步骤(1)中，所述氢氧化钠溶液的浓度为3mol/L。
优选的技术方案中，步骤(1)中，每克油页岩灰与6～8mL氢氧化钠溶液混合。
优选的技术方案中，步骤(2)中，所述超声波粉碎机的功率为800W，频率为40KHz。
优选的技术方案中，步骤(3)中，所述的水滑石为镁铝水滑石。
优选的技术方案中，步骤(3)中，所述水滑石与所述油页岩灰的重量比为1:1。
优选的技术方案中，步骤(3)中，所述洗涤为蒸馏水洗涤。
优选的技术方案中，步骤(3)中，所述洗涤过程重复3～4次。
优选的技术方案中，步骤(3)中，所述固体相经洗涤后的干燥为在105℃烘干。
优选的技术方案中，步骤(3)中，所述煅烧温度为500℃，所述煅烧时间为5小时。
本发明方法中，考虑到油页岩灰本身所含的铝、硅元素和其他微量元素，利用碱液对其处理，形成硅酸根和偏铝酸根，由于水滑石具有阴离子交换性，硅酸根和偏铝酸根可以被交换进入水滑石层间，通过煅烧形成硅铝柱撑的水滑石，制得多孔材料。由于有硅铝的柱撑，该材料的内表面积大大增加，吸附性能显著增强；还可以用作催化反应发生的通道，相当于微反应器的作用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明充分利用废弃资源，原料来源丰富、廉价，操作方法简单、安全，所制得的材料应用范围广，可以作为催化剂载体和吸附材料。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
将重量为5g的干燥油页岩灰研磨后过100目筛，加入到50mL、浓度为1.5mol/L的氢氧化钠溶液中，加热到70℃，搅拌6h，再将温度调节到90℃，继续搅拌8h，形成部分溶解的油页岩灰悬浊液；将部分溶解的油页岩灰悬浊液置于功率为800W，频率为40KHz的超声波粉碎机中，超声作用2h，进一步粉碎溶解；将超声粉碎溶解后的悬浊液进行固液分离，向分离后的液相中加入10g干燥过100目筛的镁铝水滑石，持续搅拌6h后，老化48h，然后过滤分离得到固体相，上述固体相用蒸馏水洗涤4遍后，在105℃烘干；再将烘干得到的产品置于马弗炉中，在500℃下煅烧5小时，然后冷却到室温，制得多孔材料。
取1g上述制得的多孔材料，加入到1L浓度为20mg/L的金橙II溶液中，搅拌50min，有机物被吸附，沉淀分离，去除率94.9％，上清液可以排放。
实施例2
将重量为5g的干燥油页岩灰研磨后过80目筛，加入到40mL、浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，加热到50℃，搅拌4h，再将温度调节到80℃，继续搅拌6h，形成部分溶解的油页岩灰悬浊液；将部分溶解的油页岩灰悬浊液置于功率为500W，频率为15KHz的超声波粉碎机中，超声作用1h，进一步粉碎溶解；将超声粉碎溶解后的悬浊液进行固液分离，向分离后的液相中加入5g干燥过80目筛的镁铝水滑石，持续搅拌4h后，老化24h，然后过滤分离得到固体相，上述固体相用蒸馏水洗涤3遍后，在105℃烘干；再将烘干得到的产品置于马弗炉中，在300℃下煅烧3小时，然后冷却到室温，制得多孔材料。
取1g上述制得的多孔材料，加入到1L浓度为20mg/L的金橙II溶液中，搅拌50min，有机物被吸附，沉淀分离，去除率95.2％，上清液可以排放。
实施例3
将重量为5g的干燥油页岩灰研磨后过100目筛，加入到30mL、浓度为1.2mol/L的氢氧化钠溶液中，加热到60℃，搅拌6h，再将温度调节到90℃，继续搅拌7h，形成部分溶解的油页岩灰悬浊液；将部分溶解的油页岩灰悬浊液置于功率为800W，频率为40KHz的超声波粉碎机中，超声作用2h，进一步粉碎溶解；将超声粉碎溶解后的悬浊液进行固液分离，向分离后的液相中加入8g干燥过100目筛的镁铝水滑石，持续搅拌6h后，老化24h，然后过滤分离得到固体相，上述固体相用蒸馏水洗涤4遍后，在105℃烘干；再将烘干得到的产品置于马弗炉中，在400℃下煅烧4小时，然后冷却到室温，制得多孔材料。
取1g上述制得的多孔材料，加入到1L浓度为20mg/L的金橙II溶液中，搅拌50min，有机物被吸附，沉淀分离，去除率96.2％，上清液可以排放。
实施例4
将重量为5g的干燥油页岩灰研磨后过100目筛，加入到30mL、浓度为3mol/L的氢氧化钠溶液中，加热到60℃，搅拌6h，再将温度调节到90℃，继续搅拌7h，形成部分溶解的油页岩灰悬浊液；将部分溶解的油页岩灰悬浊液置于功率为800W，频率为40KHz的超声波粉碎机中，超声作用2h，进一步粉碎溶解；将超声粉碎溶解后的悬浊液进行固液分离，向分离后的液相中加入5g干燥过100目筛的镁铝水滑石，持续搅拌6h后，老化24h，然后过滤分离得到固体相，上述固体相用蒸馏水洗涤4遍后，在105℃烘干；再将烘干得到的产品置于马弗炉中，在500℃下煅烧5小时，然后冷却到室温，制得多孔材料。
取1g上述制得的多孔材料，加入到1L浓度为20mg/L的金橙II溶液中，搅拌50min，有机物被吸附，沉淀分离，去除率96.8％，上清液可以排放。
实施例5
将重量为5g的干燥油页岩灰研磨后过100目筛，加入到100mL、浓度为1mol/L的氢氧化钠溶液中，加热到60℃，搅拌6h，再将温度调节到90℃，继续搅拌7h，形成部分溶解的油页岩灰悬浊液；将部分溶解的油页岩灰悬浊液置于功率为800W，频率为40KHz的超声波粉碎机中，超声作用2h，进一步粉碎溶解；将超声粉碎溶解后的悬浊液进行固液分离，向分离后的液相中加入8g干燥过100目筛的镁铝水滑石，持续搅拌6h后，老化24h，然后过滤分离得到固体相，上述固体相用蒸馏水洗涤4遍后，在105℃烘干；再将烘干得到的产品置于马弗炉中，在500℃下煅烧5小时，然后冷却到室温，制得多孔材料。
取1g上述制得的多孔材料，加入到1L浓度为20mg/L的金橙II溶液中，搅拌50min，有机物被吸附，沉淀分离，去除率94.7％，上清液可以排放。
本领域的技术人员应理解，上述描述中所示的本发明的实施例只作为举例用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
由此可见，本发明的目的已经完整并有效的予以实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中予以展示和说明，在不背离所述原理的情况下，实施方式可作任意修改。所以，本发明包括了基于权利要求精神及权利要求范围的所有变形实施方式。