[发明专利]一种聚吡咯包覆层状双金属氢氧化物复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种有机无机杂化复合材料吸附剂的合成方法及其在去除水中阴离子污染物Cr(VI)的应用。所述方法以共沉淀法制备的层状双金属氢氧化物为基底，以层状双金属氢氧化物的羟基基团吸引吡咯单体，加入氧化剂经原位氧化聚合在层状双金属氧化物外合成聚吡咯，制备得到聚吡咯包覆层状双金属氢氧化物复合材料(PPy/LDH)。其中，层状双金属氢氧化物的存在使聚吡咯颗粒分散，使得合成的PPy/LDH具有优异的Cr(VI)吸附性能，在水体中能够还原水中Cr(VI)为Cr(III)并固定在材料表面。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备与应用领域，具体涉及一种聚吡咯包覆层状双金属氢氧化物的复合材料的制备方法及应用。

背景技术

随着工业的快速发展，重金属引起的水污染问题日益威胁生态系统和人类健康。铬(Cr)作为一种典型的重金属污染物，广泛存在于金属电镀、制革、颜料化工和铬矿开采等领域。水溶液中铬的存在形式通常为三价和六价的氧化态，其中Cr(VI)具有远高于Cr(III)的危害和毒性，具有诱变性和致癌性，严重危害人体健康。在我国，铬被列为《国家危险废物名录》。根据我国《铬及其化合物工业污染物排放标准》规定，工业废水向地表水排放Cr(VI)及总铬的允许限值分别为0.1和1.0mg/L。由于Cr(VI)在水生态系统中的高流动性及其高毒性和致癌性，迫切需要开发更高效去除Cr(VI)的有效方法。

目前，各种各样的修复技术如化学沉淀法、离子交换法、吸附法、膜过滤、光催化还原和电化学还原法等已经被用于Cr(VI)废水的处理。其中，吸附法具有操作方便、稳定性好、效率高等优点，在Cr(VI)去除技术中应用广泛。然而，水中微痕量Cr(VI)的不完全去除仍是目前吸附技术的主要局限。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺点和不足，本发明提供一种通过原位化学氧化聚合法制备聚吡咯包覆层状双金属氢氧化物的复合材料，并利用该复合材料作为具有可将低浓度重金属离子Cr(VI)降低至标准限值的高效吸附剂。其对废水中的Cr(VI)具有更强的吸附能力具体表现在更大的吸附容量、更高的低浓度Cr(VI)吸附去除率。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种有机无机杂化的聚吡咯包覆层状双金属氢氧化物的复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，利用Ni(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O混合至甲酰胺水溶液中，在碱性条件下共沉淀反应，制备得到NiFe氢氧化物前驱体混合液；

步骤2，将NiFe氢氧化物前驱体混合液进行固体分离，将固体干燥并充分研磨，得到NiFe氢氧化物；

步骤3，将NiFe氢氧化物分散至去离子水中，室温下暗搅拌，形成NiFe氢氧化物溶液；

步骤4，将吡咯单体和十六烷基三甲基溴化铵添加至NiFe氢氧化物溶液中，搅拌分散均匀，得到NiFe氢氧化物混合液；

步骤5，将过硫酸铵溶液加入至NiFe氢氧化物混合液中，继续搅拌混合，有黑色聚合物生成；

步骤6，将黑色聚合物从混合液中分离出来，再经过干燥和研磨后，得到聚吡咯包覆层状双金属氢氧化物的复合材料。

优选地，所述步骤1中，甲酰胺水溶液的体积百分比为23％。

优选地，所述步骤1中，Ni(NO₃)₂·6H₂O和Fe(NO₃)₃·9H₂O混合至甲酰胺水溶液后，溶液中的镍离子与铁离子的摩尔浓度比为3:1，金属离子的总摩尔量为1～20mmol。