[发明专利]双金属复合氧化物吸附染料废水中酸性紫90的应用

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种镁铝二元水滑石的焙烧物双金属复合氧化物吸附染料废水中酸性紫的用途。

(二)背景技术

当前化工行业中，印染工业由于高污染、废水难处理，一直被普遍关注。染料废水色度高、化学成分复杂、生化性差，且含有多种具有生物毒性或“三致”性能的有机物，难以按常规方法处理。偶氮染料是实际使用的染料中重要的一种，它是含偶氮键和芳香环的复杂有机物，其前体及降解产物芳香胺具有致癌性，因此对染料降解和脱色的研究中，偶氮染料的研究备受重视。酸性紫90(AV90)属于偶氮阴离子染料，分子式为：C₄₀H₂₇CrN₈Na₂O₁₀S₂，结构如式(I)所示。其染料废水若不经过处理直接排放到环境中，将会造成恶劣的影响。

对染料废水进行治理时，首先要通过物理、化学的预脱色处理，常用的脱色方法有吸附脱色、混凝脱色、化学氧化脱色等。吸附法因其具有选择性吸附某些化合物的特性在废水处理领域有重要的地位，常用的吸附剂有：活性炭、沸石类化合物等。由于前两者吸附效果不高，且活性炭处理成本昂贵，因此开发新型高效吸附材料是一个重要的研究方向。

层状阴离子粘土(Layered Double Hydroxides，简称LDHs)是一类具有特殊层状构型的功能材料，主要包括水滑石、类水滑石和插层水滑石。其通式为：[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂](A^n-)_x/n·mH₂O]，结构非常类似于水镁石Mg(OH)₂。以典型的水滑石类化合物Mg₆Al₂(OH)₁₆CO₃·4H₂O为例，由于层状结构的特殊性，在一定温度下焙烧，可以生成具有高比表面积以及“结构记忆效应”的双金属复合氧化物(LDO)，LDO在一定的湿度(或水)和CO₂(或碳酸盐)条件下，可以恢复形成LDHs。现用技术中未有用二元水滑石类化合物吸附染料废水酸性紫90。

(三)发明内容

本发明的目的在于克服传统吸附材料对酸性紫90吸附容量低的缺点，提供一种新的吸附材料镁铝二元水滑石焙烧得到的双金属复合氧化物，将其用于吸附水体中的酸性紫90。

本发明的技术方案为：镁铝二元水滑石焙烧得到的双金属复合氧化物(LDO)吸附染料废水中酸性紫90的应用，所述的酸性紫90的结构如式(I)所示：

发明人发现，LDHs特别是镁铝二元水滑石的焙烧产物双金属复合氧化物(Layered Double Oxides，简称LDO)在一定条件下可重新吸收水和阴离子恢复为LDHs的层状结构，适合水体中阴离子污染物的吸附消除。对于本发明的技术方案，镁铝水滑石中镁铝比对于其焙烧产物的吸附效果没有影响，故本领域技术人员可以根据实际情况进行确定。

本发明使用的镁铝二元水滑石的化学通式如下：

[Mg²⁺_1-xAl³⁺_x(OH)₂](CO₃^2-)_x/2·mH₂O]

其中x在0.2～0.33之间，m为结晶水数目，m通常在2～6之间。

本发明所述的镁铝二元水滑石可采用常规方法制备，如可通过双滴共沉淀法合成。

本发明所述的镁铝二元水滑石在450℃～650℃下焙烧4～8h(优选焙烧6小时)，冷却，破碎，过筛，即得到焙烧产物双金属复合氧化物，保持干燥，备用。

进一步，本发明所述的应用具体为：将镁铝二元水滑石焙烧得到的双金属复合氧化物投入含有酸性紫90的染料废水中，调节水体pH值为4～12，于25～65℃温度下进行吸附处理1～4h，过滤除去滤饼，所得滤液即为除去酸性紫90后的水体；所述双金属复合氧化物的质量为染料废水中酸性紫90质量的1～4倍。

上述吸附处理过程中，采用水浴控温，优选用NaOH溶液或HCl溶液调节染料废水的pH值。