三维有机双金属氢氧化物的制备及其对非离子型污染物去除的应用的制作方法

文档序号:11241052
三维有机双金属氢氧化物的制备及其对非离子型污染物去除的应用的制造方法与工艺

本发明属于污染物去除技术领域,特别涉及一种三维有机双金属氢氧化物材料以及其对不同介质环境中非离子型污染物去除的应用。



背景技术:

层状双金属氢氧化物(Layered double hydroxides,简称LDHs),是一类二维阴离子型粘土材料(简写为2D-LDHs)。自1942年Feitknecht等首次人工合成出2D-LDHs以来,因其具有类似天然水镁石的二维层状结构,表现出层间阴离子可交换性、结构坍塌记忆效应和主层板可自组装等特性,从而使其在吸附、医药和食品安全等领域受到极大关注。

研究人员在制备2D-LDHs工艺过程中,发现通过添加不同的基质(如十二烷基苯磺酸钠、泡沫铝等),经历尿素水解或水热合成可形成如花状(flower liked)或蜂窝状(comb liked)的三维立体LDHs(简写3D-LDHs),实现了LDHs材料从传统二维结构到三维立体结构的转变。

目前,与2D-LDHs相比,3D-LDHs表现出更加优异的性能,如多样的表面化学组成、较大的比表面积和较高的热稳定性,使其在环境和食品安全领域表现出尤为重要的应用价值和广阔的应用前景。



技术实现要素:

本发明的目的是提出一种三维有机双金属氢氧化物(O3D-LDHs)的制备方法,以及三维有机双金属氢氧化物(O3D-LDHs)对非离子型污染物去除的应用。

本发明是通过以下技术方案实现。

本发明所述的三维有机双金属氢氧化物的制备方法,其特征是包括以下步骤。

(1)将1~2mmolMg(NO3)2·6H2O,0.5~0.8mmolAl(NO3)3·9H2O和8~10mmol尿素溶于50mL去离子水。

(2)立即将30mL 1.2~3mmol SDS水溶液加到上述溶液中,并用磁力搅拌器激烈搅拌,随后超声波30min。

(3)超声均匀后将悬浊液倒入反应釜内衬中,在烘箱中进行水热反应。

(4)反应结束后,自然冷却至室温,用去离子水和乙醇离心洗涤数次,在50-70℃环境下干燥数小时至干燥完全。

步骤(1)所述的Mg(NO3)2·6H2O的摩尔用量优选1.6mmol,Al(NO3)3·9H2O的摩尔用量优选0.8mmol,尿素的摩尔用量优选8mmol。

步骤(2)所述的SDS的摩尔用量优选1.5mmol,磁力搅拌时间为30min,超声时间为30min。

步骤(3)所述的烘箱中进行的水热反应的温度为150℃,反应时间为6h。

本发明所述的三维有机双金属氢氧化物在去除非离子型污染物中的应用,即用三维有机双金属氢氧化物降解不同介质环境中典型非离子型污染物(如萘、蒽、苯并芘或五氯酚等)。

与现有技术相比,本发明的优点是:

本发明选取的吸附材料能为吸附反应提供更多的活性位点,材料经SDS改性后,表面由亲水性变为疏水性,能有效的去除不同介质环境中的非离子型污染物。

本发明选取的三维有机双金属氢氧化物能高效去除不同介质环境中非离子型有机污染物,本发明方法简单易行,环保无二次污染,并可有望推广到其他非离子型有机污染物的去除领域。

附图说明

图1为O3D-LDHs的SEM图谱。

图2为O3D-LDHs的XRD图谱。

图3为O3D-LDHs的TG-DTA图。

图4为O3D-LDHs对水中萘的吸附等温线。

图5为O3D-LDHs对水中萘的吸附动力学曲线。

图6为2D-LDHs和O3D-LDHs对水中萘和硝基苯的去除率。

具体实施方式

下面通过具体实施例,对本发明的技术方案作进一步的具体说明。应当理解,本发明的实施并不局限于下面的实施例,对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

在本发明中,所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法,如无特殊说明,均为本领域的常规方法。

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施例1。

(1)将1~2mmolMg(NO3)2·6H2O,0.5~0.8mmolAl(NO3)3·9H2O和8~10mmol尿素溶于50mL去离子水。

(2)立即将30mL 1.2~3mmol SDS水溶液加到上述溶液中,并用磁力搅拌器激烈搅拌,随后超声波30min。

(3)超声均匀后将悬浊液倒入反应釜内衬中,在烘箱中进行水热反应。

(4)反应结束后,自然冷却至室温,用去离子水和乙醇离心洗涤数次,在50-70℃环境下干燥数小时至干燥完全,即得到O3D-LDHs。由图1和图2可知,SDS成功插层LDHs层板间,并成功诱导产物形成三维花球状结构。

实施例2。

(1)将1~2mmolMg(NO3)2·6H2O,0.5~0.8mmolAl(NO3)3·9H2O和8~10mmol尿素溶于50mL去离子水。

(2)立即将30mL 1.2~3mmol SDS水溶液加到上述溶液中,并用磁力搅拌器激烈搅拌,随后超声波30min。

(3)超声均匀后将悬浊液倒入反应釜内衬中,在烘箱中进行水热反应。

(4)反应结束后,自然冷却至室温,用去离子水和乙醇离心洗涤数次,在50-70℃环境下干燥数小时至干燥完全,。

(5)将产物在40-1000℃下,进行热重分析,由图3可知,产物在200-500℃之间,质量损失为SDS的分解和燃烧,质量损失为54.57%,表明O3D-LDHs中含有大量SDS。

实施例3。

将0.01-0.03g的O3D-LDHs投加到不同浓度的萘溶液中,在室温下25℃下搅拌反应后取上清液于219nm下测其吸光度。由图4可知O3D-LDHs对萘等温吸附曲线呈线性,吸附量随着萘初始浓度的增加而增加。

实施例4。

将0.01-0.03g的O3D-LDHs投加到浓度为100mg/L的萘溶液中,在室温下(25℃)搅拌5min,10min,20min,40min,60min,120min,240min,360min和480min,反应后取上清液于219nm下测其吸光度。由图5可知在反应最初1h,O3D-LDHs对萘吸附迅速,萘吸附量迅速升高,反应4h后,吸附达到平衡,平衡吸附量在74mg/g左右。对高浓度的萘吸附率达到70%以上。

实施例5。

为了证明O3D-LDHs的疏水性强于2D-LDHs,大大提高了其对非离子型有机污染物的去除效果,并选取极性强的硝基苯作为对比。

分别将0.01-0.03g的2D-LDHs和O3D-LDHs投加到萘溶液(100mg/L,20mL)和硝基苯溶液(1.96mg L-1,20mL)中,在室温下搅拌反应后取上清液分别于219和270nm下测其吸光度。由图2和4可知,表面活性剂SDS的加入不仅能诱导产物形成三维形貌,还能占据产物层间更多的阴离子点位。表面活性剂的加入使产物表面由亲水型变成疏水型,大大增加其对非离子型污染物萘的吸附能力。

实施例6。

将0.01-0.03g的O3D-LDHs投加到50mL含0.1-1.0μg/L蒽溶液,在室温下避光搅拌,反应后测定溶液中蒽的浓度。结果发现,O3D-LDHs对蒽的吸附率可达到90%以上。结果表明O3D-LDHs对非离子型有机污染蒽有较好的吸附能力。

实施例7。

将0.5g/L-6g/L的O3D-LDHs投加到浓度为4-30mg/L的五氯酚溶液中,在室温下搅拌反应后测定溶液中五氯酚的浓度。结果发现,O3D-LDHs对五氯酚的吸附率可达到70%以上,表明O3D-LDHs对非离子型有机污染五氯酚有较好的吸附能力。

实施例8。

将0.01-0.03g的O3D-LDHs投加到50mL苯并芘含量为10-20μg/kg食用油中,在110℃下搅拌反应后测定溶液中苯并芘的浓度。结果发现,O3D-LDHs对苯并芘的吸附率可达到99%以上,表明O3D-LDHs对非离子型有机污染苯并芘有较好的吸附能力。

再多了解一些
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1