申请日2016.08.08
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号B01J20/08; C02F1/28; B01J20/30; C02F101/10
摘要
本发明涉及一种处理污水中磷的水滑石制备方法，该ZnO‑ZnAl水滑石制备步骤为：先用水热合成法的方法制成ZnAl水滑石，最后将ZnO通过回流法负载到ZnAl水滑石纳米片上，即制得所述水滑石材料。此制备方法优点在于可制得类水滑石杂质更少、纯度更高、结构更规整、纳米级别、处理效果更佳。本发明方法制得的水滑石材料具有以下优点：(1)具有很大的表面积，为物理的静电吸附提供了很好的环境;(2)双金属具有大量净正电荷，为络合磷离子提供了很好的条件;(3)氢氧根的存在带来了大量羟基团，为磷离子取代羟基吸附提供了很好的条件;(4)合成简单、无二次污染且易再生。
权利要求书
1.一种处理污水中磷的水滑石制备方法，其特征在于：它包括以下步骤：
(1)ZnAl水滑石纳米片的制备:分别称取30.14g硝酸锌和10.18g硝酸铝溶于200mL去离子水中，超声15min使其混匀、助溶，另称取10g氢氧化钠和5.3g碳酸钠溶于100mL去离子水中，超声15min使其溶解至无色透明状态;
(2)混合步骤(1)上述两种溶液，在65℃水浴温度和搅拌双重条件下反应30min，将反应后液体进行离心分离，转速为3000转/分钟，离心时间为1min，将离心后沉淀物重新分散于去离子水中，再转移到200mL水热反应釜中，120℃温度下水热反应20小时，再经真空抽滤，去离子水洗涤，80℃下真空干燥20小时，研磨成粉末，即为ZnAl水滑石纳米片;
(3)ZnO-ZnAl水滑石制备：分别称取0.9g上述方法制备的ZnAl水滑石纳米片、8.925g硝酸锌和4.2g六次甲基四胺溶于600ml去离子水中，超声8min使其混合均匀;
再将步骤(3)中的混合液转移到1000ml的三口烧瓶中，在机械搅拌和冷凝管回流的情况下，反应30min，再将所得悬浮液进行离心分离，转速为3000转/分钟，离心时间为1min，离心后沉淀物经真空抽滤，再用去离子水洗涤，80℃下真空干燥20小时，研磨成粉末，即为ZnO-ZnAl水滑石。
说明书
处理污水中磷的水滑石制备方法
技术领域
本发明涉及一种处理污水中磷的水滑石制备方法。
背景技术
随着经济的迅猛发展，人口的不断激增，工业化的脚步也正在逐步加快，人类活动范围的扩大也将含有大量营养物的生活用水和工业废水排入到江河湖海。这其中，就有生物生长所需要的氮、磷等营养物质，水中的藻类植物以及浮游生物因此得以迅速的大量繁殖，这便形成了“水华”，而在海洋之中的此种现象便是“赤潮”，学界将这两种现象统称为水体富营养化。有研究者对藻类各种元素成分分析研究表明，藻类经验组成式可表示为C106H262O110N16P，从而计算组成元素的质量分数C、H、O、N和P分别为35.8%、2.4%、49.6%、6.3%和0.9%，可以看到这其中磷的比例最低，这充分说明磷是控制水中生物繁殖的关键所在。还有学者认为，在水生生态系统中，当水中的磷浓度低至30µg/L时，也会刺激藻类的生长。
水体富营养化已成为我国面临的首要的水环境问题，据相关研究发现，磷是富营养化的主要污染指标之一。中国因磷污染而引起富营养的湖泊占总统计湖泊的56%，值得注意的是，排入这些富营养型湖泊中超66%的磷都来源于生活和工业废水。富营养化水体由于磷含量过高会导致蓝藻大量生长，使得水体透明度降低，水体散发腥臭味，水中溶解氧减少，大量鱼虾死亡，最终导致水生态系统迅速崩溃。因此，控制水体的磷含量能有效遏制富营养化的发生。
水滑石特点是内表面积大、正电荷多、阴离子交换容量大、合成简单、无二次污染且易再生等，因此作为吸附剂在废水除磷领域中的应用日益受到关注。
其自身具有层间阴离子交换性、酸碱性、热稳定性、记忆效应、催化性。不仅在水处理领域有应用前景，在其他领域已广泛应用。
发明内容
本发明的目的就是提供一种成本低，无二次污染，能快速、高效处理污水中磷的水滑石制备方法。
本发明的处理污水中磷的水滑石制备方法，包括以下步骤：
(1)ZnAl水滑石纳米片的制备:分别称取30.14g硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)和10.18g硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)溶于200mL去离子水中，超声15min使其混匀、助溶，另称取10g氢氧化钠(NaOH)和5.3g碳酸钠(Na2CO3)溶于100mL去离子水中，超声15min使其溶解至无色透明状态。
(2)混合步骤(1)上述两种溶液，在65℃水浴温度和搅拌双重条件下反应30min，将反应后液体进行离心分离，转速为3000转/分钟，离心时间为1min，将离心后沉淀物重新分散于去离子水中，再转移到200mL水热反应釜中，120℃温度下水热反应20小时，再经真空抽滤，去离子水洗涤，80℃下真空干燥20小时，最后研磨成粉末，即为ZnAl水滑石纳米片。
(3)ZnO-ZnAl(简称ZZA)水滑石制备：分别称取0.9g上述方法制备的ZnAl水滑石纳米片、8.925g硝酸锌(Zn(NO3)2·6H2O)和4.2g六次甲基四胺(C6H12N4)溶于600ml去离子水中，超声8min使其混合均匀。
(4)再将步骤(3)中的混合液转移到1000ml的三口烧瓶中，在机械搅拌和冷凝管回流的情况下，反应30min，再将所得悬浮液进行离心分离，转速为3000转/分钟，离心时间为1min，离心后沉淀物经真空抽滤，再用去离子水洗涤，80℃下真空干燥20小时，研磨成粉末，即为ZnO-ZnAl水滑石。
本发明的处理污水中磷的ZnO-ZnAl水滑石为层状双金属氢氧化物，其具有的层状结构具有很大的表面积，为物理的静电吸附提供了很好的环境，双金属具有大量净正电荷，为络合磷离子提供了很好的条件;氢氧根的存在带来了大量羟基团，为磷离子取代羟基吸附提供了很好的条件，ZnO-ZnAl水滑石能快速、高效处理污水中磷， 使用成本低，无二次污染。
