[发明专利]一种过硫酸根插层层状复合金属氢氧化物的制备与应用

说明书

技术领域

本发明涉及污水处理领域，具体涉及一种过硫酸根插层层状复合金属氢氧化物的制备与应用。

背景技术

饮用水源中的砷污染问题是受到全球关注的环境问题，目前世界上有十几个国家存在大区域的砷污染问题。砷污染问题已经引起人们的普遍重视。锑也是自然界中普遍存在的一种具有潜在毒性和致癌性的元素，砷和锑在水体中经常同时存在，目前，对水中砷、锑的去除方法包括混凝、共沉淀、膜分离、吸附等。吸附法以其经济高效、操作方便等优点在给水处理工程中得到广泛应用。同时，许多国家和地区的地表和地下水环境都受到了有机污染物质的污染，浓度范围为ng·L^-1～μg ·L^-1，并且随着地理位置和季节而变化。其中药物和个人护理品、内分泌干扰物等正在成为全球范围内人们普遍面临的环境问题。

层状复合金属氢氧化物(LDHs)是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成的化合物，其结构类似于水镁石Mg(OH)₂，化学组成具有如下通式[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·mH₂O，其中，M²⁺和M³⁺分别为二价和三价阳离子，X为三价金属阳离子与阳离子总量的摩尔比，即M³⁺/(M²⁺+M³⁺)。A 为层间的阴离子，n为其电荷数。由于LDHs的层间阴离子可与外界的阴离子进行离子交换，因此在环境领域，可用于水中阴离子污染物的吸附去除。如何将层状复合金属氧化物应用在有机污染物与砷、锑复合污染的同步去除的处理中，是非常值得研究的课题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种兼具吸附重金属、催化氧化有机污染物能力的过硫酸根插层层状复合金属氢氧化物的制备与应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种过硫酸根插层层状复合金属氢氧化物，该过硫酸根插层层状复合金属氢氧化物的通式为[Cu²⁺_0.15 Mg²⁺_0.6Fe³⁺_0.25(OH)₂]^0.25+(S₂O₈^2-)_0.125·mH₂O。

一种如上所述过硫酸根插层层状复合金属氢氧化物的制备方法，包括以下几个步骤：

(1)将Cu²⁺盐、Mg²⁺盐和Fe³⁺盐溶于去离子水中，配置成第一溶液；将NaOH 和Na₂CO₃混合并溶于去离子水中得到第二溶液；将S₂O₈^2-盐溶于去离子水中，配置成第三溶液；

(2)将第一溶液和第二溶液按Mg²⁺、Fe³⁺和Cu²⁺的物质的量之和与第二溶液中的NaOH的物质的量之比为1：(2～4)进行混合，搅拌得到浆液，陈化后固液分离，并将固体沉淀物清洗至中性，烘干并煅烧，得到煅烧产物；

(3)将煅烧产物加入至第三溶液中，反应后进行固液分离，得到的固体进行清洗及干燥，即得所述过硫酸根插层层状复合金属氢氧化物。

所述的Cu²⁺盐为铜的硝酸盐或盐酸盐，所述Mg²⁺盐为镁的硝酸盐或盐酸盐，所述Fe³⁺盐为铁的硝酸盐或盐酸盐，所述第一溶液中，Cu²⁺、Mg²⁺的总浓度为 300～900mmol·L^-1，Cu²⁺与Mg²⁺的物质的量比例为0.25:1，Cu²⁺、Mg²⁺总浓度与 Fe³⁺的浓度比例为3:1。