[发明专利]中空球壳结构混合金属氧化物吸附剂的制备方法及应用

说明书

一种中空球壳结构混合金属氧化物吸附剂的制备方法及应用，该方法包含以下步骤：(1)葡萄糖溶液水热反应，所得固体研磨得到碳纳米球；(2)将氯化镁，氯化镍和氯化铝混合加入去离子水溶解，滴加稀氨水，静置晶化，产物抽滤洗涤，将滤饼与去离子水混合搅拌形成溶胶；(3)将碳纳米球和步骤(2)所得产物分别分散在甲醇中；将两种溶液混合，离心分离，烘干研磨，得到核壳结构层状双金属氢氧化物复合粒子，将此复合粒子煅烧得到中空球壳结构混合氧化物吸附剂，此吸附剂应用于去除水中2,4‑二氯苯酚。本发明制备的吸附剂具有密度低、分散性好、比表面积高、性质稳定以及表面渗透率高可多次循环使用等优势，且工艺简单，操作方便，处理成本低，效率高。

技术领域

本发明涉及一种用于去除水中2,4-二氯苯酚的中空球壳结构混合金属氧化物吸附剂的制备方法，属于污水处理技术领域。

背景技术

含氯苯酚类化合物是生产木材防腐剂、杀真菌剂等农药、医药的重要中间体。含氯酚废水主要来源于医药、石油、化工、农药以及造纸等行业。此类废水具有较差的生物降解性，较强的毒性以及一定程度的致癌性等特点，因此含氯苯酚废水若任意排放的话会给人们的生活以及身体健康造成严重的损害。开展水环境系统中氯苯酚污染物的处理技术对于人类的生产与生活具有十分重要的意义。

目前对于氯酚类废水的处理方法有吸附法、溶液萃取法、湿法氧化法以及多相光催化法。其中，对于降解性较差的污染物来说吸附是最为典型的处理方法，其具有操作简单、运行费用低、时间短等优势。近些年来，黏土矿物、有机聚合物等材料由于具有来源广泛、成本低廉和环境友好等特点在废水治理领域受到了大家的广泛关注。其中，层状双金属氢氧化物(LDHs)，因其具有独特的电性质、较高的离子交换容量以及“结构记忆效应”等特点在处理阴离子型污染物时具有较大的优势。

然而，常规的LDHs是以片层形式存在，易发生无规则的聚集，使得LDHs在溶液中的分散性变差，阻碍了离子交换的速率与能力，另外由于常规的LDHs具有较强的亲水表面性质，使得其对有机类污染物的亲和力较差。以上的原因造成了常规片层状的LDHs在去除有机类污染物时达到吸附平衡的时间过长，因此增大了在实际使用时的成本，一定程度上限制了其实际应用。目前众多的研究已经证实当二维纳米材料的形状由层状转变成其他复杂结构时，通常表现出与其初始形态不同的性质。以中空球壳结构的纳米颗粒为例，有研究表明这种形态的纳米颗粒具有密度低、分散性好、比表面积高、性质稳定以及表面渗透率高等优势。因此它在医药、催化、光学以及环境领域等方面的巨大潜力。

目前大多数的研究是使用金属纳米粒子如二氧化锰、氧化锌以及氧化铟等制作中空球壳结构颗粒，但是使用二维层状LDHs制作中空球壳结构纳米颗粒的报道却鲜有披露。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低、产率高，吸附容量大的中空球壳结构混合金属氧化物吸附剂的制备方法，制备的吸附剂可高效去除水中2,4-二氯苯酚。

本发明中空球壳结构混合金属氧化物吸附剂制备方法，包含以下步骤：

(1)制备碳纳米球内核：

将葡萄糖加入去离子水溶解配成浓度为0.5mol/L-1.5mol/L的葡萄糖溶液，并将此溶液转移到高压反应釜中，在160℃-200℃进行水热反应6小时-10小时，所得固体使用去离子水洗涤，干燥，研磨得到的粉末为碳纳米球；

(2)制备层状双金属氢氧化物：

以六水合氯化镁、六水合氯化镍和六水合氯化铝为合成原料，其中镁镍铝摩尔比为2:1:1，将六水合氯化镁、六水合氯化镍以及六水合氯化铝混合加入去离子水溶解，配成混合溶液，在混合溶液中滴加稀氨水，使体系的pH为9.5-10.0，静置晶化，再将晶化后的产物真空抽滤，用去离子水进行洗涤，直至洗涤液为中性为止，将滤饼与去离子水混合并搅拌，使其转化为溶胶，产物即为氯离子插层的层状双金属氢氧化物；

(3)制备核壳结构的层状双金属氢氧化物复合粒子：