[发明专利]一种用于处理污水的层状双金属氢氧化物微球及制备方法

说明书

本发明涉及污水处理材料领域，具体涉及用于处理污水的层状双金属氢氧化物微球及制备方法。本发明的一种用于处理污水的层状双金属氢氧化物微球通过如下方法制备得到：（1）将钙盐与铁盐溶液混匀均匀后，加入分散剂和石墨烯，再加入沉淀剂，水热反应得到含石墨烯的铁‑钙层状双金属氢氧化物，冷却后离心，水洗至pH6.5～7.5，醇洗1～2次，干燥；（2）将步骤（1）干燥后的含石墨烯的铁‑钙层状双金属氢氧化物与熔融的废旧玻璃用喷雾法对撞形成由微孔玻璃固定的层状双金属氢氧化物的微球。本发明通过吸附将重金属转移至层状双金属氢氧化物储存；微孔玻璃不但固定氧化石墨烯，防止氧化石墨烯脱落，而且可以再生重复利用。

技术领域

本发明涉及污水处理材料领域，具体涉及用于处理污水的层状双金属氢氧化物微球及制备方法。

背景技术

我国水污染严重，特别是水中重金属、砷、氟、有机污染物严重，采取有效的水污染治理技术，是保护生态环境安全和人体健康的重大需求。然而，现行的水处理工艺成本高，效率低，难以有效将有毒污染物去除。特别是废水中含有的重金属是一种永久性的污染物，持久性污染、难以除去、危害性大，已经严重威胁到居民的正常生活安全和质量。因此，对重金属废水的处理已经成为当前世界环保领域的重大课题。

现有对重金属离子的除去使用最多的吸附法，如通过活性炭吸附，但由于其价格高，难以再生利用，成本较高，而且对重金属的吸附有限；通过络合剂可以较好的选择络合重金属，但可选择的络合物有限，而且络合后与水分离存在困难。

层状双金属氢氧化物（Layered Double Hydroxide,LDH）是水滑石（Hydrotalcite,HT）和类水滑石化合物（Hydrotalcite-Like Compounds,HTLCs）的统称，由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料（LDHs）。1842年Hochstetter首先从瑞典的片岩矿层中发现了天然水滑石矿；二十世纪初人们由于发现了LDH对氢加成反应具有催化作用而开始对其结构进行研究；1969年Allmann等人通过测定LDH单晶结构，首次确认了LDH的层状结构；二十世纪九十年代以后，随着现代分析技术和测试手段的广泛应用，人们对LDHs结构和性能的研究不断深化。

发明内容

针对重金属污染水难以除去重金属的缺陷，本发明的第一个目的是提供一种用于处理污水的层状双金属氢氧化物微球。

为解决上述技术问题，本发明的一种用于处理污水的层状双金属氢氧化物微球通过如下方法制备得到：（1）铁-钙层状双金属氢氧化物的制备：将钙盐与铁盐溶液混匀均匀后，加入分散剂和石墨烯，再加入沉淀剂，水热反应得到含石墨烯的铁-钙层状双金属氢氧化物，冷却后离心，水洗至pH6.5～7.5，醇洗1～2次，干燥；（2）含石墨烯的铁-钙层状双金属氢氧化物的固定：将步骤（1）干燥后的含石墨烯的铁-钙层状双金属氢氧化物与熔融的废旧玻璃用喷雾法对撞形成由微孔玻璃固定的层状双金属氢氧化物的微球。

层状双金属氢氧化物是水滑石类水滑石化合物的统称，由这些化合物插层组装的一系列超分子材料称为水滑石类插层材料。

水滑石材料属于阴离子型层状化合物。层状化合物是指具有层状结构、层间离子，具有可交换性的一类化合物，利用层状化合物主体在强极性分子作用下所具有的可插层性和层间离子的可交换性，将一些功能性客体物质引入层间空隙并将层板距离撑开从而形成层柱化合物。水滑石类化合物(LDHs) 是一类具有层状结构的新型无机功能材料, LDHs的主体层板化学组成与其层板阳离子特性、层板电荷密度或者阴离子交换量、超分子插层结构等因素密切相关。

本发明所述的分散剂为常规的石墨烯分散剂，例如壳聚糖、N-甲基吡咯烷酮、环糊精等。

本发明所述的钙盐是指由钙离子和酸根离子化合而成的盐类，其中的钙元素为+2价，例如硝酸钙、氯酸钙、高氯酸钙、碳酸氢钙、磷酸二氢钙等。