水滑石磁鐵礦復(fù)合水處理材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種催化降解處理廢水的水滑石磁鐵礦復(fù)合水處理材料。采用如下方法制備而來：將NaOH、Na2CO3的混合堿溶液與Mg(NO3)2、Al(NO3)3的混合鹽溶液在pH值10-11條件下混合攪拌得到混合液；將混合液在60-100℃條件下恒溫反應(yīng)3-5h，陳化、離心、洗滌得到沉淀物；沉淀物中加入磁鐵礦混合，加入乙醇分散，再洗滌、干燥得到水滑石磁鐵礦復(fù)合材料。本發(fā)明氧化性強、無選擇性，在去除有機物時起始物質(zhì)、中間產(chǎn)物都可被去除，對于COD、TOC、總氮、總磷和藻細胞等都有很好的去除效果。復(fù)合材料中磁鐵礦非常有利于材料的回收再利用。處理生活污水、工廠廢水，特別是處理水華現(xiàn)象具有優(yōu)異的效果。
【專利說明】水滑石磁鐵礦復(fù)合水處理材料

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于催化降解處理廢水的水滑石磁鐵 礦復(fù)合材料。

【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的污水處理采用的是生物法，其為目前使用的成本低且處理效率較高的處理 技術(shù)，主要用于處理可生物去除的生活污水，但是不適用于去除含有大量難去除的有機污 染物W及具有生物毒性的污染物。近些年，基于利用生成?OH該一無污染、強氧化性的高級 氧化技術(shù)得到的廣泛關(guān)注。
[0003] 高級氧化法最顯著的特點是W ? OH為主要氧化劑，在去除有機污染物的過程中攻 擊有機物生成有機自由基，其可W繼續(xù)參加? OH的鏈式反應(yīng)，或者生成有機過氧化物自由 基，進一步發(fā)生氧化分解反應(yīng)去除為最終產(chǎn)物C〇2和&0,從而氧化分解有機物。均相化nton 反應(yīng)是最典型的高級氧化技術(shù)，其實質(zhì)是利用化"和&〇2之間鏈式反應(yīng)催化生成'OH,其具 有較強的氧化能力，其電子親和能力達569. 3kJ，具有很強的加成反應(yīng)特性，而且具有很高 的電負性或親電性可W無選擇性地氧化各類污染物，均相化nton體系產(chǎn)生大量的含鐵污 泥，因而處理成本高且造成二次污染，此外，對過氧化氨的利用率低，該些缺點限制了均相 體系的進一步應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型的水處理材料。
[0005] -種水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料，采用如下方法制備而來：
[000引 1)將化0H、化的混合堿溶液與Mg (N03) 2、A1 (N03) 3的混合鹽溶液在抑值10-11 條件下混合攬拌得到混合液；
[0007] 2)將混合液在60-10(TC條件下恒溫反應(yīng)3-化，陳化、離也、洗涂得到沉淀物；
[0008] 3)沉淀物中加入磁鐵礦混合，加入己醇分散，再洗涂、干燥得到水滑石磁鐵礦復(fù)合 材料。
[0009] 按上述方案，所述化地、化2〇)3的混合堿溶液中兩者的摩爾比為1?2:1。
[0010] 按上述方案，所述Mg (N03) 2和Al (N03) 3混合鹽溶液中兩者的摩爾比為2?4:1。
[0011] 按上述方案，所述化0H、化2〇)3摩爾總量與Mg(N〇3)2和A1(N03)3的摩爾總量之比 為1?3:1。
[0012] 按上述方案，所述水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料用于處理生活污水、工廠廢水。
[0013] 按上述方案，所述水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料用于處理水華現(xiàn)象。
[0014] 而將鐵負載于固體介質(zhì)的異相化nton體系則能有效地避免均相體系的缺點，本 發(fā)明用到的鐵源磁鐵礦是天然的含鐵礦石，來源廣泛價格低廉；異相體系的關(guān)鍵是尋找到 合適的負載介質(zhì)。水滑石典型的化學組成是MgeALs (OH) 16〇)3,結(jié)構(gòu)類似于水鎮(zhèn)石Mg (OH) 2,由 MgOe八面體共用棱形成單元層.層上的Mg"部分被Al3+同晶取化該樣由Mg"、Al3\〇H-構(gòu) 成的單元層扳帶有正電荷，層間存在可交換的陰離子CO/-和一定數(shù)目的水分子W平衡電 荷.使結(jié)晶整體呈電中性。在水污染控制中作為高效陰離子吸收劑和催化劑載體具有獨特 的優(yōu)勢。作為吸附劑，水滑石具有結(jié)構(gòu)正電荷，具有較大的比表面積和外層空間，其較高 的陰離子交換容量，對環(huán)境中呈絡(luò)陰離子形式存在的的50/\化〇4 2^和正磯酸鹽等都有很 強的吸附能力。而水體中絕大部分污染物都是W負離子形式存在，例如水體中氮主要是W NCV形式存在，磯是W正磯酸根離子（HsPCV, HPO/^ PO/^, ?3〇1。氣形式存在，水華現(xiàn)象的元 兇藻類細胞也是帶負電的。因此，利用水滑石做載體能夠很好的捕集水體中的污染物。
[0015] 本發(fā)明將含鐵礦石磁鐵礦負載在水滑石上，再外加&〇2和自然光，自構(gòu)建光助固 定化化nton體系。利用水滑石的結(jié)構(gòu)正電荷、-OH的強氧化性W及過程中形成的化的 混凝作用，該種一體化的禪合技術(shù)實現(xiàn)了天然礦物資源和太陽能的充分有效利用，為廢水 的徹底高效分解提供了新的原理和方法。
[0016] 本發(fā)明的有益效果：
[0017] 所用的原材料水滑石和磁鐵礦是天然礦物，價格低廉，來源廣泛，利用其制備的復(fù) 合材料，過程簡單，又是環(huán)境友好型材料，不會對環(huán)境不會造成二次污染。
[0018] 應(yīng)用過程中產(chǎn)生的-OH氧化能力強，? OH的標準電極電位為2. 80V，遠遠高于其他 化學試劑的氧化性；
[0019] 應(yīng)用過程中產(chǎn)生的? OH選擇性小、反應(yīng)速率快，? OH與不同有機物的反應(yīng)速率常 數(shù)相差很小，當污水中存在多種有機物時不會選擇性地去除某一類物質(zhì)，同時反應(yīng)速率很 快；
[0020] 處理效果好，由于其氧化性強、無選擇性，所W在去除有機物時無論是起始物質(zhì)或 是中間產(chǎn)物都可被輕基自由基去除，對于COD、T0C、總氮、總磯和藻細胞等都有很好的去除 效果。
[0021] 本發(fā)明制備的復(fù)合材料中磁鐵礦含磁性，因而，制備的復(fù)合材料也帶有磁性，非常 有利于材料的回收再利用。

【具體實施方式】
[0022] W下實施例進一步闡釋本發(fā)明的技術(shù)方案，但不作為對本發(fā)明保護范圍的限制。
[0023] 本發(fā)明水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料，制備過程如下：
[0024] 1)將一定量的化地、化2〇)3的混合堿溶液與一定量的Mg (N03) 2、A1 (N03) 3的混合鹽 溶液在抑值10-11條件下混合攬拌得到混合液；
[00巧]2)將混合液在60-10(TC條件下恒溫反應(yīng)3-化，陳化、離也、洗涂得到沉淀物；最好 洗涂到抑值為中性。
[0026] 3)沉淀物中加入磁鐵礦混合，加入己醇分散，再洗涂、干燥得到水滑石磁鐵礦復(fù)合 材料。磨細備用。
[0027] 優(yōu)化地，化0H、化2〇)3的混合堿溶液中兩者的摩爾比為1?2:1。
[002引優(yōu)化地，所述Mg (N03) 2和Al (N03) 3混合鹽溶液中兩者的摩爾比為2?4:1。
[0029] 優(yōu)化地，所述化0H、化2〇)3摩爾總量與Mg(N〇3)2、Al (N03)3的摩爾總量之比為1? 3:1。
[0030] 所用的原材料水滑石和磁鐵礦是天然礦物，價格低廉，來源廣泛，利用其制備的復(fù) 合材料，過程簡單，又是環(huán)境友好型材料，不會對環(huán)境不會造成二次污染。應(yīng)用過程中產(chǎn)生 的-OH氧化能力強，? OH的標準電極電位為2. 80V，遠遠高于其他化學試劑的氧化性。應(yīng)用 過程中產(chǎn)生的? OH選擇性小、反應(yīng)速率快，? OH與不同有機物的反應(yīng)速率常數(shù)相差很小，當 污水中存在多種有機物時不會選擇性地去除某一類物質(zhì)，同時反應(yīng)速率很快。利用水滑石 的結(jié)構(gòu)正電荷、? OH的強氧化性W及過程中形成的化的混凝作用，該種一體化的禪合技 術(shù)實現(xiàn)了天然礦物資源和太陽能的充分有效利用，為廢水的徹底高效分解提供了新的原理 和方法。且由于復(fù)合材料中磁鐵礦含磁性，制備的復(fù)合材料也帶有磁性，非常有利于材料的 回收再利用。
[0031] 本發(fā)明水滑石磁鐵礦復(fù)合材料可W用于處理生活污水、工廠廢水。應(yīng)用處理效果 好，由于其氧化性強、無選擇性，所W在去除有機物時無論是起始物質(zhì)或是中間產(chǎn)物都可被 輕基自由基去除，對于COD、T0C、總氮、總磯和藻細胞等都有很好的去除效果。
[0032] 本發(fā)明水滑石磁鐵礦復(fù)合材料用于處理水華現(xiàn)象具有特別優(yōu)異的效果。水華現(xiàn)象 的元兇藻類細胞是帶負電的，利用本發(fā)明水滑石做載體能夠很好的捕集水體中的污染物。
[0033] 實施例1
[0034] 按照Mg (N03) 2、A1 (N03) 3的摩爾總量之比2稱取4. Sg的化0H、12. 7g的化2〇)3溶于 150ml的蒸觸水中配成混合堿溶液，稱取15.知的Mg (N03) 2和11. 3g的Al (N03) 3溶于150ml 的蒸觸水配成混合鹽溶液，將混合堿溶液和混合鹽溶液在抑值10-11條件下混合攬拌得到 混合液；混合過程最好為滴加。將混合液在60-10(TC條件下恒溫反應(yīng)3-化，陳化、離也、洗 涂得到沉淀物；沉淀物中加入2g磁鐵礦混合，加入2ml 95%己醇分散，再洗涂、6(TC干燥得 到水滑石磁鐵礦復(fù)合材料。
[00巧]本實施例所得水滑石磁鐵礦復(fù)合材料降解銅綠微囊藻。稱取0. 125g的水滑石磁 鐵礦復(fù)合材料加入到250ml質(zhì)量濃度為lmg/L( W藻細胞中葉綠素a質(zhì)量濃度計）的銅綠 微囊藻藻息浮液中，在光照條件下攬拌并通空氣，每隔Ih取樣測銅綠微囊藻中葉綠素a的 濃度。結(jié)果表明，隨著時間的推移，銅綠微囊藻的濃度不斷下降，化后，水滑石對微囊藻的降 解率達到85%。
[0036] 本實施例所得水滑石磁鐵礦復(fù)合材料降有機物甲基紫和腐植酸。稱取0. 125g的 水滑石磁鐵礦復(fù)合材料分別加入到250ml的200mg/L的甲基紫和lOmg/L的腐植酸溶液中， 每隔20min取樣測其吸光度，根據(jù)標準曲線計算其對應(yīng)濃度。實驗結(jié)果表明，在化時，水滑 石磁鐵礦復(fù)合材料對腐植酸的去除率已經(jīng)高達97%，對甲基紫的去除率也高達87%。
[0037] 本實施例所得水滑石磁鐵礦復(fù)合材料對無機物的去除。分別配制濃度為5mg/L 的氮標準溶液溶液和0. 5mg/L的磯標準溶液250mU并置于兩個錐形瓶中，向錐形瓶中加入 0. 25g水滑石磁鐵礦復(fù)合材料，在光催化條件下進行反應(yīng)化，每20min取樣，離也，取上清液 分別用《水質(zhì)總氮的測定堿性過硫酸鐘消解紫外分光光度法》師11894-89)和《水質(zhì)總磯 的測定鋼酸饋分光光度法》（GB11893-89)方法進行測定總氮和總磯的濃度。結(jié)果表明，水 滑石磁鐵礦復(fù)合材料反應(yīng)化后，總氮去除率為73%，總磯去除率為88%，因此水滑石磁鐵 礦復(fù)合材料可W很好地控制水體富營養(yǎng)化。
[00測 實施例2
[00測按照Mg(N03)2、Al (N03)3的摩爾總量之比2. 5稱取4. Sg的化0H、12. 7g的化20)3 溶于150ml的蒸觸水中配成混合堿溶液，稱取19. 3g的Mg (N03) 2和11. 3g的Al (N03) 3溶于 150ml的蒸觸水配成混合鹽溶液，將混合堿溶液和混合鹽溶液在抑值10-11條件下混合攬 拌得到混合液；混合過程最好為滴加。將混合液在60-10(TC條件下恒溫反應(yīng)3-化，陳化、離 也、洗涂得到沉淀物；沉淀物中加入2g磁鐵礦混合，加入2ml 95%己醇分散，再洗涂、6(TC 干燥得到水滑石磁鐵礦復(fù)合材料。
[0040] 實施例3
[00川按照Mg(N03)2、Al (N03)3的摩爾總量之比3稱取4. Sg的化0H、12. 7g的化20)3溶于 150ml的蒸觸水中配成混合堿溶液，稱取23. Ig的Mg (N03) 2和11. 3g的Al (N03) 3溶于150ml 的蒸觸水配成混合鹽溶液，將混合堿溶液和混合鹽溶液在抑值10-11條件下混合攬拌得到 混合液；混合過程最好為滴加。將混合液在60-10(TC條件下恒溫反應(yīng)3-化，陳化、離也、洗 涂得到沉淀物；沉淀物中加入2g磁鐵礦混合，加入2ml 95%己醇分散，再洗涂、6(TC干燥得 到水滑石磁鐵礦復(fù)合材料3號。
[004引 實施例4
[004引按照Mg (N03) 2、Al (N03) 3的摩爾總量之比3. 5稱取4. Sg的化0H、12. 7g的化20)3 溶于150ml的蒸觸水中配成混合堿溶液，稱取27. Og的Mg (N03) 2和11. 3g的Al (N03) 3溶于 150ml的蒸觸水配成混合鹽溶液，將混合堿溶液和混合鹽溶液在抑值10-11條件下混合攬 拌得到混合液；混合過程最好為滴加。將混合液在60-10(TC條件下恒溫反應(yīng)3-化，陳化、離 也、洗涂得到沉淀物；沉淀物中加入2g磁鐵礦混合，加入2ml 95%己醇分散，再洗涂、6(TC 干燥得到水滑石磁鐵礦復(fù)合材料。
[0044] 實施例5
[004引按照Mg (N03) 2、A1 (N03) 3的摩爾總量之比4稱取4. Sg的化0H、12. 7g的化20)3溶于 150ml的蒸觸水中配成混合堿溶液，稱取30.地的Mg (N03) 2和11. 3g的Al (N03) 3溶于150ml 的蒸觸水配成混合鹽溶液，將混合堿溶液和混合鹽溶液在抑值10-11條件下混合攬拌得到 混合液；混合過程最好為滴加。將混合液在60-10(TC條件下恒溫反應(yīng)3-化，陳化、離也、洗 涂得到沉淀物；沉淀物中加入2g磁鐵礦混合，加入2ml 95%己醇分散，再洗涂、6(TC干燥得 到水滑石磁鐵礦復(fù)合材料。
[0046] 參照實施例1中的表征方法，實施例1-5所得水滑石磁鐵礦復(fù)合材料的表征數(shù)據(jù) 如表1所不：
[0047] 表1實施例1-5性能表征
[0048]

【權(quán)利要求】
1. 一種水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料，其特征在于采用如下方法制備而來： 1) 將NaOH、Na2C03的混合堿溶液與Mg (N03) 2、A1 (N03) 3的混合鹽溶液在pH值10-11條 件下混合攪拌得到混合液； 2) 將混合液在60-100°C條件下恒溫反應(yīng)3-5h，陳化、離心、洗滌得到沉淀物； 3) 沉淀物中加入磁鐵礦混合，加入乙醇分散，再洗滌、干燥得到水滑石磁鐵礦復(fù)合材 料。
2. 如權(quán)利要求1所述水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料，其特征在于所述NaOH、Na2C03的 混合堿溶液中兩者的摩爾比為1?2:1。
3. 如權(quán)利要求1所述水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料，其特征在于所述Mg(N03)2和 A1(N03)3混合鹽溶液中兩者的摩爾比為2?4:1。
4. 如權(quán)利要求1所述水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料，其特征在于所述NaOH、Na2C03摩 爾總量與Mg(N0 3)dPAl(N03)3的摩爾總量之比為1?3:1。
5. 權(quán)利要求1所述水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料用于處理生活污水、工廠廢水。
6. 權(quán)利要求1所述水滑石磁鐵礦水處理復(fù)合材料用于處理水華現(xiàn)象。
【文檔編號】C02F1/72GK104261547SQ201410532420
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】陳金毅, 喻杏元, 李晶, 王玉榮, 何欣, 王婷 申請人:武漢工程大學