[发明专利]一种次氯酸根插层层状复合金属氢氧化物的制备与应用

说明书

本发明涉及一种用于去除水中污染物的次氯酸根插层层状复合金属氢氧化物及其制备与应用，通过将含有Mg²⁺、Fe³⁺、Ce³⁺的溶液与氢氧化钠和碳酸钠溶液混合在去离子水中，搅拌反应，陈化、固液分离、干燥煅烧后在次氯酸盐溶液中进行插层反应，得到的沉淀物干燥后即为次氯酸根插层层状复合金属氢氧化物，该材料可用于用于对水中砷的吸附去除，在吸附砷的同时可释放出次氯酸根，进而氧化水中的有机污染物、杀灭细菌。与现有技术相比，本发明合成了新颖的次氯酸根插层层状复合金属氢氧化物，该材料在有效吸附水中砷同时，可释放出次氯酸根，实现对水中有机污染物、细菌的协同去除，具有利用效率高、不需额外投加氧化剂、杀菌剂等优点。

技术领域

本发明涉及水处理领域，具体涉及一种次氯酸根插层层状复合金属氢氧化物的制备与应用。

背景技术

砷是自然界中普遍存在的一种具有毒性和致癌性的元素，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，我国也是砷污染较为严重的国家之一。我国部分地区地下水及河流中的砷污染非常严重，目前，对水中砷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、操作方便等优点在饮用水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，如水中药物和个人护理品、内分泌干扰物等有机污染物已成为全球范围内人们普遍面临的环境问题。更为严重的是，我国的许多地区的作为饮用水源的河流和湖泊中已经检测到了砷及各类有机污染物形成的复合污染，在这类水污染治理过程中，必然会涉及砷、有机污染物的同步去除问题。

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元素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砷、催化氧化有机污染物能力和杀菌能力的次氯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：一种次氯酸根插层层状复合金属氢氧化物，该次氯酸根插层层状复合金属氢氧化物的通式为[Mg²⁺_0.75Fe³⁺_0.25kCe³⁺_0.25(1-k)(OH)₂]^0.25+(ClO^-)_0.25·mH₂O，其中k＝0.95～1。

一种如上所述次氯酸根插层层状复合金属氢氧化物的制备方法，所述方法包括以下几个步骤：

(1)将Mg²⁺盐、Ce³⁺盐和Fe³⁺盐按比例溶于去离子水中，得到第一溶液；将NaOH和Na₂CO₃混合并溶于去离子水中得到第二溶液；将次氯酸盐溶于去离子水中，得到第三溶液；