[发明专利]一种含钛纤维素/LDHs纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于水滑石纳米复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

层状双氢氧化物(Layered Double Hydroxides，简写为LDHs)又称水滑石(Hydrotalcites，简称HTLcs)是一种阴离子层状材料，具有层板化学组成、层间阴离子种类及数量的可调控性、酸碱双功能性、热稳定性等，而且具有较大的比表面积和较高的阴离子交换容量以及独特的“记忆效应”，再加上易合成、成本低、无污染、易再生等优点，作为吸附剂应用于废水治理中成为科研工作者研究的热点。然而，现有层状双氢氧化物用于降解孔雀石绿时当处理2h～10h后，其脱色率仅为27％～80％，具有耗时长，脱色率低的缺点。

发明内容

本发明是要解决现有的层状双氢氧化物用于废水处理时用时长，脱色率低的技术问题，而提供一种含钛纤维素/LDHs纳米复合材料及其制备方法和应用。

本发明的一种含钛纤维素/LDHs纳米复合材料是在层状双氢氧化物Mg₃Al(OH)₁₆CO₃·4.48H₂O的层间插层组装上羧甲基纤维素(CMC)离子，并用Ti⁴⁺部分取代层板上的Mg²⁺，其中Mg²⁺与Ti⁴⁺物质的量之和与Al³⁺的物质的量的比为4∶1，且Mg²⁺与Ti⁴⁺的摩尔比为(4～7)∶1。

本发明的一种含钛纤维素/LDHs纳米复合材料的制备方法按以下步骤进行：

一、按Mg²⁺与Ti⁴⁺物质的量之和与Al³⁺的物质的量的比为4∶1且Mg²⁺与Ti⁴⁺的摩尔比为(4～7)∶1称取Mg(NO₃)₂、Ti(SO₄)₂和Al(NO₃)₃并加入水中，使Mg(NO₃)₂的浓度为0.6moL/L～0.7moL/L，混合均匀，得到混合盐溶液；

二、以N-甲基吗啉为溶剂，将羧甲基纤维素钠加入N-甲基吗啉中，制成羧甲基纤维素钠的饱和溶液，然后再按NaOH的浓度为1.0mol·L^-1～1.2mol·L^-1将NaOH加入到羧甲基纤维素钠的饱和溶液中，混合均匀，得到混合碱溶液；

三、将步骤一制备的混合盐溶液和步骤二制备的混合碱溶液分别加入到两个恒压滴液漏斗中，再将两个恒压滴液漏斗安装在一个三口瓶上，然后将三口瓶固定在集热式磁力搅拌器中，调节导热介质的温度为75℃～85℃；

四、在磁力搅拌条件下，开启两个恒压滴液漏斗下部活塞使混合盐溶液和混合碱溶液同时滴入三口瓶中，控制滴速使三口瓶中混合液的pH保持在8～9，滴加结束，继续在75℃～85℃的条件下反应1h～1.5h，然后再微波晶化15min～20min，得到固液混合物；

五、将步骤四得到的固液混合物过滤，将固相物洗涤至中性，然后在温度为90℃～100℃的条件下干燥4h～8h，研磨后得到含钛纤维素/LDHs纳米复合材料。

本发明的一种含钛纤维素/LDHs纳米复合材料的应用是将含钛纤维素/LDHs纳米复合材料作为吸附剂用于污水处理中。