專利名稱：鎂鋁二元水滑石的焙燒物在吸附處理酸性紅88中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎂鋁二元水滑石的焙燒物在吸附處理酸性紅88中的應(yīng)用。
(二)
背景技術(shù)：
染料廢水屬于難治理的工業(yè)廢水之一，具有色度高、化學(xué)成分復(fù)雜、 難生化降解等特點(diǎn)，而酸性紅染料屬偶氮類染料，具有耐日曬、抗氧化性 好、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，也是這一原因?qū)е缕渌芤禾幚砝щy，目前仍然沒有 經(jīng)濟(jì)有效的方法，而且在厭氧條件下酸性紅的氮鏈降解能產(chǎn)生芳香胺類化 合物，這類物質(zhì)具有毒性和致癌性，給環(huán)境和人類健康帶來很大的危害，所 以對(duì)此種染料廢水進(jìn)行經(jīng)濟(jì)高效的處理勢(shì)在必行。
目前，常用的去除染料的方法有化學(xué)混凝、電解、生物降解、氧化、 吸附等。吸附法作為高效低耗的分離過程，在溶液的溶質(zhì)分離中顯示出顯 著的優(yōu)越性，適合于廢水中酸性紅88的脫除。但是，天然的一些吸附材 料一般對(duì)酸性紅88的吸附容量偏低，所以人工合成高效吸附材料成為當(dāng) 前材料和環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)。
水滑石類化合物(Layered Double Hydroxides,簡(jiǎn)稱LDHs )，由帶正 電的金屬氫氧化物層板與可交換的層間陰離子組成，其化學(xué)通式為 [M2Vx)M3+x(OH)2](An—U,mH20，其中M2+:Mg2+、 Ni2+、 Co2+、 Zn2+、 012+等二價(jià)金屬離子；M3+ = Al3+、 Cr3+、 Fe3+、 Sc3+等三價(jià)金屬離子；x為 M3+ / (M2++M3+)的物質(zhì)的量比，通常在0.2 0.33之間；An-為插層陰離 子，如C032-、 N03-、 Cr、 OH-、 S042-、 P043-、 C6H4(COCT)2等無才幾和有機(jī)陰離子；m為結(jié)晶水?dāng)?shù)目。水滑石類化合物經(jīng)過焙燒具有比較大的比 表面，同時(shí)存在特殊的結(jié)構(gòu)記憶效應(yīng)，使得它對(duì)于陰離子廢水的處理有著 較好的應(yīng)用前景。
現(xiàn)有的技術(shù)中有二元水滑石的焙燒物用于吸附廢水中的陰離子染料 如酸性藍(lán)80，活性深藍(lán)ST-2GLN等，目前還未見有^:鋁二元水滑石的焙 燒物用于吸附處理水體中酸性紅88的"t艮道。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)在技術(shù)中酸性紅88處理效率低以及容易引起二次污染等 缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了鎂鋁二元水滑石的焙燒物在吸附處理酸性紅88中的 應(yīng)用。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
4美鋁二元水滑石的焙燒物在吸附處理酸性紅88中的應(yīng)用，所述的《美 鋁二元水滑石的焙燒物是4美鋁二元水滑石在400 60(TC溫度下焙燒完全， 通常優(yōu)選焙燒4 7小時(shí)，得到的焙燒產(chǎn)物，所述的鎂鋁二元水滑石通式 為[Mg2+d.x)Al3+x(OH)2](C032國(guó))x/2.mH20,式中x為Al3+/ ( Mg2++Al3+) 的物質(zhì)的量之比，0.2 < x < 0.4, m為結(jié)晶水?dāng)?shù)目，通常在2~6之間；對(duì) 于Mg/Al物質(zhì)的量之比為3的4美鋁二元水滑石，m=4。
優(yōu)選的，所述鎂鋁二元水滑石通式為[Mg2+a75 Al3+0.25 (OH)2](C032-)。.125'4H20。
優(yōu)選的，所述焙燒溫度為500°C。焙燒時(shí)間更優(yōu)選為5小時(shí)。 較為具體的，所述的應(yīng)用為將所述鎂鋁二元水滑石的焙燒物投入含 有酸性紅88的水體中，調(diào)節(jié)水體pH值為2 13,于15 55。C溫度下進(jìn)行 吸附處理1 5小時(shí)，過濾除去濾餅，得濾液即為除去酸性紅88后的水體；所述鎂鋁二元水滑石的焙燒物的質(zhì)量為水體中酸性紅88質(zhì)量的0.4倍以 上，通常優(yōu)選鎂鋁二元水滑石的焙燒物的質(zhì)量為水體中酸性紅88質(zhì)量的 0.5~0.7倍，最優(yōu)選為0.5倍。
所述處理過程中，采用恒溫水浴控溫，用0.01mol/L的NaOH溶液和 0.01mol/L的HC1溶液調(diào)節(jié)水體的pH值。
所述的水體為含有酸性紅88的廢水。所述吸附處理過程中調(diào)節(jié)水體 pH值優(yōu)選為3 11,最優(yōu)選pH值為ll。所述吸附處理過程中溫度優(yōu)選為 15°C。
所述鎂鋁二元水滑石的焙燒物與中國(guó)專利申請(qǐng)20081012092.5的取得 的方法相同。
向待處理的酸性紅88廢液中加入一定量的鎂鋁二元水滑石焙燒物， 攪拌一定時(shí)間后，取混合液離心分離，取上清液分析酸性紅88的濃度。 酸性紅88濃度的測(cè)定采用可見光分光光度法。
鎂鋁二元水滑石的焙燒物對(duì)溶液中酸性紅88的吸附量g用式(1 )計(jì) 算，即
Q-(C。-Ct)窗 (1) 鎂鋁二元水滑石的焙燒物對(duì)溶液中酸性紅88的去除率ti用式(2 )計(jì) 算，即
71= (C『Q)/Co (2)
其中，Co和Ct分別為起始的和處理后溶液酸性紅88的濃度，V為溶 液的體積，M為吸附劑的質(zhì)量。
本發(fā)明中所采用的鎂鋁二元水滑石的焙燒物對(duì)水體中的酸性紅88有 很高的吸附容量，如在下述條件下進(jìn)行吸附時(shí)，吸附容量可以達(dá)到1999.02mg/g,明顯優(yōu)于一般的吸附材料投放的吸附材料的質(zhì)量為50mg, 處理酸性紅88的濃度為2000mg/L溶液50ml,控制溶液pH值為11，溫 度為15°C,吸附時(shí)間為4h。
所述鎂鋁二元水滑石的焙燒物在吸附處理酸性紅88后，可在 300 500。C溫度下，在馬弗爐中焙燒2 5小時(shí)再生，可回收再次作為鎂鋁 二元水滑石的焙燒物利用。實(shí)驗(yàn)表明，經(jīng)過4次回收利用后去除率仍然可 以達(dá)到90%。
本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在以^:鋁二元水滑石的焙燒產(chǎn)物用于吸 附廢水溶液中的酸性紅88,吸附容量大，吸附廢水濃度高，吸附后的材 料容易回收利用。
(四)


圖l是實(shí)施例1 5中去除率與焙燒溫度的關(guān)系圖。
圖2是實(shí)施例6 13中吸附容量與吸附時(shí)間的關(guān)系圖。
圖3是實(shí)施例14 17中去除率與溶液濃度的關(guān)系圖。
圖4是實(shí)施例18~22中去除率與焙燒物用量的關(guān)系圖。
圖5是實(shí)施例23 27中去除率與溫度的關(guān)系圖。
圖6是實(shí)施例28 34中去除率與初始pH值的關(guān)系圖。
(五)
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述,但本發(fā)明的保護(hù)范圍 并不僅限于此
鎂鋁二元水滑石的焙燒物制備
將0.15molMg(NO3)2'6H2O溶于150ml水和0.05molAl(NO3)3'9H2O 溶于150ml水配置成溶液A，將0.4molNaOH溶于150 ml水和 0.025molNa2CO3溶于150ml水配置成溶液B,然后將溶液A和溶液B分別滴加到100 ml的去離子水中,保持2滴/秒的滴加速度，恒溫30°C,強(qiáng) 烈攪拌，保持pH在8 10之間，滴加完畢繼續(xù)攪拌2h,于55。C晶化20h， 離心，打漿洗滌至中性，80。C干燥18h制得13.4g的鎂鋁二元水滑石。
取上述方法制得的0.2 g鎂鋁二元水滑石各5份分別在不同溫度下焙 燒5小時(shí)，所得的焙燒物用于實(shí)施例1 5。結(jié)果表明達(dá)到最大去除率時(shí)的 焙燒溫度為500°C。
取上述方法制得的12.4 g鎂鋁二元水滑石在500。C下焙燒5小時(shí)得到 相應(yīng)的焙燒產(chǎn)物共6.7 g。取上述方法制得的焙燒物0.5 g,用于實(shí)施例 6 13,結(jié)果表明達(dá)到吸附平衡的時(shí)間約100min;取上述方法制得焙燒物 0.3 g,用于實(shí)施例14~17，結(jié)果表明有較好去除率時(shí)最大濃度為2000mg/L; 取上述方法制得的焙燒物0.3 g,用于實(shí)施例18 22,結(jié)果表明當(dāng)去除率 達(dá)到最大時(shí)的最小添加量為50mg;取上述方法制得的焙燒物0.3 g用于 實(shí)施例23~27，結(jié)果表明去除率最大時(shí)的溫度為15°C;取上述方法制得 的焙燒物0.4 g用于實(shí)施例28~34,結(jié)果表明去除率最大時(shí)的pH為3~11。
實(shí)施例1 5:
準(zhǔn)備5份酸性紅88濃度為2000mg/L的50ml的廢水，稱取50mg分 別在200, 300， 400, 500， 60(TC下焙燒5小時(shí)的5份鎂鋁水滑石焙燒物， 分別加入50ml待處理的含酸性紅88濃度為2000mg/L的廢水中，控制pH 值為11，溫度為15。C，攪拌時(shí)間為240min，攪拌后，離心分離，取上清 液測(cè)定吸附后的溶液濃度，得到材料對(duì)酸性紅88的去除率見圖1。
結(jié)論在50ml,濃度為2000mg/L的酸性紅88的廢水溶液中，加入 不同焙燒溫度下的50mg鎂鋁水滑石焙燒物，在pH-ll,溫度為15。C的 條件下，由圖1可知當(dāng)焙燒溫度為500。C時(shí)的去除率為最大，達(dá)到99.9%,因此優(yōu)選焙燒溫度為500°C。 實(shí)施例6 13:
準(zhǔn)備8份酸性紅88濃度為2000mg/L的50ml的廢水，稱取8份50mg 的鎂鋁水滑石焙燒物，分別加入待處理的含酸性紅88濃度為2000mg/L 的廢水中，控制pH值為11,溫度為15°C，攪拌時(shí)間分別為10、 30、 60、 100、 150、 180、 210、 240min。攪拌后，離心分離，取上清液測(cè)定吸附 后的溶液濃度，得到材料對(duì)酸性紅88的吸附量見圖2。
結(jié)論在50ml,濃度為2000mg/L的酸性紅88的廢水溶液中，加入 50mg鎂鋁水滑石焙燒物，在pl^ 11,溫度為15。C的條件下，由圖2可 知在100min后就基本達(dá)到吸附平衡，而且此時(shí)最大吸附量為 1999.02mg/g 。
實(shí)施例14~17:
準(zhǔn)備4份50mg的鎂鋁水滑石焙燒產(chǎn)物，分別加入待處理的酸性紅88, 其濃度分別是IOOO， 1500， 2000， 2500mg/L的50ml廢水中，控制pH為 11，溫度為15°C，攪拌時(shí)間為240min，攪拌后，離心分離，取上清液測(cè) 定吸附后的溶液濃度，得到材料對(duì)酸性紅88的去除率見圖3。
結(jié)論在50ml,各不同濃度的酸性紅88的廢水溶液中，加入50mg 鎂鋁水滑石焙燒物，pH= 11,溫度為15"的條件下，由圖3可知濃度小 于2000mg/L時(shí)去除率可達(dá)99.9%,大于2000mg/L時(shí)去除率開始下降， 因此選擇最大的濃度為2000mg/L。
實(shí)施例18 22:
9準(zhǔn)備5份酸性紅88濃度為2000mg/L的50ml的廢水，稱取5份鎂鋁 水滑石焙燒物質(zhì)量分別為30， 40， 50, 60, 70mg，分別加入待處理的含 酸性紅88濃度為2000mg/L的廢水中，控制pH值為11,溫度為15°C, 攪拌240min。攪拌后，離心分離，取上清液測(cè)定吸附后的溶液濃度，得 到材料對(duì)酸性紅88的去除率見圖4。
結(jié)論在50ml,濃度為2000mg/L的酸性紅88的廢水溶液中，加入 一定量的鎂鋁水滑石焙燒物，pH= 11,溫度為15。C的條件下，由圖4可 知在焙燒物為50mg以后去除率趨于平衡，為99.9%,所以選4奪焙燒物用 量最小為50mg。
實(shí)施例23~27:
準(zhǔn)備5份酸性紅88濃度為2000mg/L的廢水50ml，稱取五份50mg 的鎂鋁水滑石焙燒產(chǎn)物，分別加入待處理的濃度為2000mg/L的酸性紅88 廢水中，控制pH為11,溫度分別為15、 25、 35、 45、 55°C。攪拌時(shí)間 為240min,攪拌后，離心分離，取上清液測(cè)定吸附后的溶液濃度，得到 材料對(duì)酸性紅88的去除率見圖5。
結(jié)論在50ml,濃度為2000mg/L的酸性紅88的廢水溶液中，加入 50mg鎂鋁水滑石焙燒物，pH=ll,各個(gè)溫度條件下，由圖5可知在溫度 為15。C時(shí)去除率最大。
實(shí)施例28~34:
準(zhǔn)備7份酸性紅88濃度為2000mg/L的50ml廢水，稱取7份50mg 的鎂鋁水滑石焙燒產(chǎn)物，分別加入待處理的濃度為2000mg/L的酸性紅88 廢水中，控制溫度為15°C,以O(shè).01mol/L的NaOH和O.01mol/L的HC1調(diào)節(jié)pH值分別為2、 3、 5、 7、 9、 11、 13，攪拌時(shí)間為240min，攪拌后， 離心分離，取上清液測(cè)定吸附后的溶液濃度，得到材料對(duì)酸性紅88的去 除率見圖6。
結(jié)論在50ml,濃度為2000mg/L的酸性紅88的廢水溶液中，加入 50mg鎂鋁水滑石焙燒物，控制不同的pH值，溫度為15。C條件下，由圖 6可知在pH=3 ll時(shí)去除率最大。又鑒于2000 mg丄"的酸性紅88溶液的 pH值約為11,因此在實(shí)驗(yàn)過程中工作pH值控制為11 。
實(shí)施例35:
將實(shí)施例23中吸附酸性紅88后的吸附材料進(jìn)行熱重分析，得到所需 的焙燒溫度，將吸附后的材料在500。C下焙燒5h,稱取回收后的材料 50mg,加入待處理的濃度為2000ml/L的酸性紅88廢水中，控制pH= 11, 溫度為15。C,攪拌時(shí)間為240min。攪拌后，離心分離，耳又上清液測(cè)定吸 附后的溶液濃度，得到材料對(duì)酸性紅88的去除率仍可達(dá)96%以上。對(duì)材 料進(jìn)行4次回收利用后去除率也可高達(dá)90% 。
權(quán)利要求
1、鎂鋁二元水滑石的焙燒物在吸附處理酸性紅88中的應(yīng)用，所述的鎂鋁二元水滑石的焙燒物是鎂鋁二元水滑石于400～600℃下焙燒完全，得到的焙燒產(chǎn)物，所述的鎂鋁二元水滑石通式為[Mg2+(1-x)Al3+x(OH)2](CO32-)x/2·mH2O，式中x為Al3+/(Mg2++Al3+)的物質(zhì)的量之比，0.2＜x＜0.4，m為結(jié)晶水?dāng)?shù)目，2≤m≤6。
2、 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于所述焙燒時(shí)間為4 ~ 7小時(shí)。
3、 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于所述鎂鋁二元水滑石通式為 [Mg 0.75 Al3+0.25(OH)2](C032-)o.125.4H20。
4、 如權(quán)利要求1 3之一所述的應(yīng)用為將所述鎂鋁二元水滑石的焙燒物 投入含有酸性紅88的水體中，調(diào)節(jié)水體pH值為2 13，于15 55。C溫度下 進(jìn)行吸附處理1 5小時(shí)，過濾除去濾餅，得濾液即為除去酸性紅88后的 水體；所述鎂鋁二元水滑石的焙燒物的質(zhì)量為水體中酸性紅88質(zhì)量的0.4 倍以上。
5、 如權(quán)利要求4所述的鎂鋁二元水滑石的焙燒物在吸附處理酸性紅88中 的應(yīng)用，其特征在于所述吸附處理過程中用O.Olmol/L的NaOH溶液和 0.01mol/L的HC1溶液調(diào)節(jié)水體的pH值。
6、 如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于所述的水體為含有酸性紅88的 廢水。
7、 如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于所述吸附處理過程中調(diào)節(jié)水體 pH值為3 11。
8、 如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于所述吸附處理過程中溫度為15<formula>formula see original document page 3</formula>
9、如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于所述鎂鋁二元水滑石的焙燒物 在吸附處理酸性紅8S后，過濾得到的濾餅在300 500。C溫度下焙燒2 5小時(shí)，可回收再次用作^:鋁二元水滑石的焙燒物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎂鋁二元水滑石的焙燒物在吸附處理酸性紅88中的應(yīng)用，所述的鎂鋁二元水滑石的焙燒物是鎂鋁二元水滑石于400～600℃下焙燒完全，得到的焙燒產(chǎn)物，所述的鎂鋁二元水滑石通式為[Mg²⁺_(1-x)Al³⁺_x(OH)₂](CO₃^2-)_x/2·mH₂O，式中x為Al³⁺/(Mg²⁺+Al³⁺)的物質(zhì)的量之比，0.2＜x＜0.4，m為結(jié)晶水?dāng)?shù)目，2≤m≤6。本發(fā)明以鎂鋁二元水滑石的焙燒物用于吸附廢水溶液中的酸性紅88，吸附容量大，吸附廢水濃度高，吸附后的材料容易回收利用。
文檔編號(hào)B01J20/08GK101564675SQ20091009869
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者倪哲明, 峰 張, 毛江洪, 王巧巧 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)