[发明专利]一种氢氧化镁吸附材料、制备方法及用途

说明书

发明人提供了一种氢氧化镁吸附材料及其制备方法，所述氢氧化镁吸附材料为六方晶相氢氧化镁，其形态为基元纳米片构筑的珊瑚状多孔结构；制备方法包括以下步骤：将氧化镁、柠檬酸根、去离子水混合，搅拌均匀后密封于高压反应釜中，水热反应，得到第一悬浊液；分离干燥：将第一悬浊液进行固液分离，分离后所得的沉淀物干燥后得到氢氧化镁吸附材料。通过柠檬酸根、氧化镁、去离子水进行水热反应一步合成氢氧化镁吸附材料，具有高比表面积、高孔容、表面结构稳定，可应用于用于吸附镉离子和/或铅离子的用途。本发明不仅投资少、操作简便，而且不产生废弃物、环境友好，使其适用范围广。

技术领域

本发明涉及无机功能材料技术领域，特别涉及一种氢氧化镁吸附材料、制备方法及用途。

背景技术

随着近几十年来工业的发展，水体重金属污染已成为世界性的环境问题。未经处理的含有Pb(II)、Cd(II)、As(Ⅴ)、Ni(II)等重金属离子的工业废水任意排放到环境中，导致了严重的环境问题。这些重金属离子极其稳定，具有极高的毒性、不可生物降解性和致癌性，对人类生命和生态系统危害极大。因此，从工业排放中去除重金属离子是必要而紧迫的，也是法律所要求的。

在环境修复领域，氢氧化镁(MH)被称为绿色安全水处理剂，可用于含酸废水的中和、染料废水脱色，重金属废水的吸附脱除等。一般来说MH材料的吸附效果由较大的比表面积、孔容和表面缺陷决定。虽然一些氧化镁产物具有极高的比表面积和孔容，可以满足上述要求，但由于在实际使用的水环境中水合作用导致孔隙堵塞，使得实际吸附能力急剧下降。从本质上来说，氧化镁的吸附行为主要还是基于其表面水化产物MH。因此，开发具有稳定结构的活性MH吸附剂是目前有效的重金属离子去除策略。

当前MH材料的合成主要集中在Mg²⁺溶液的湿法沉淀法、溶胶-凝胶法、氧化镁水化法、微乳液法等。然而，大多数方法都不可避免地会产生有害的副产物，且通常成本较高，难以批量生产。即便如此，吸附性能较好的高比表、高孔容的活性MH吸附剂仍难以获得。虽然部分纳米MH产品具有较高的比表面积和足够的表面缺陷，但由于团聚引起的吸附能力下降仍难以解决，难以实际应用。申请号：201510944007.3和申请号：200610041984.3的中国专利申请也公开了不同结构的MH材料及其制备工艺。

发明内容

为了解决目前MH吸附材料团聚后吸附能力下降的问题，发明人提供了一种高比表面积、高孔容、结构稳定的氢氧化镁吸附材料及其制备方法。

发明人提供了一种氢氧化镁吸附材料，所述氢氧化镁吸附材料为六方晶相氢氧化镁，形态为基元纳米片构筑的珊瑚状多孔结构。

该珊瑚状多孔结构由氢氧化镁重结晶后得到的纳米片自组装而成。珊瑚状结构的整体大小为几个微米。(一般在10μm以内)

在现有技术中，纳米粒子比表面积大，表面能高，所以倾向于团聚到一起成为一体，降低表面能。若无设计干预，为了最高效的降低表面能，纳米粒子会选择自身裸露的最大表面进行接触堆叠，进而形成比较紧密的团聚结构，最大限度降低比表面积，降低表面能。同时，由于其紧密的团聚结构，孔洞容积必然也较低。

而本发明中氢氧化镁吸附材料为珊瑚状多孔结构，也是由氢氧化镁产物在柠檬酸根作用下重结晶后自组装堆叠而形成的稳定结构；其结构相比现有技术的氢氧化镁吸附材料比表面积大，孔洞容积大，吸附能力强。

进一步地，所述氢氧化镁吸附材料的基元纳米片厚度为20-40nm。

进一步的，所述氢氧化镁吸附材料的比表面积为45-170m²/g，孔体积为0.4-0.8cm³/g。

发明人还提供了一种氢氧化镁吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

水热反应：将氧化镁、柠檬酸根、去离子水混合，搅拌均匀后密封于高压反应釜中进行水热反应，得到第一悬浊液；