一种片层状稀土基氢氧化物的制备及在重金属吸附中的应用

本发明属于化合物制备领域，具体涉及一种片层状稀土基氢氧化物的制备及在重金属吸附中的应用。

背景技术：

1、联合国环境规划署公布的12种全球性的危险化学物质中，镉(cd)位于有毒重金属的首位。由于重金属较为稳定，其无法像有机污染物一样在环境中自然降解且它们在生物有机体中有较高的累积性,易通过食物链累积,最终危害人类健康。对人类而言，cd会与人体内的羟基、氨基等高分子有机物发生反应，生成多种配合物，从而降低机体的酶活性，影响正常生理功能，对肝脏和肺部造成损害。

2、目前，cd去除应用最广泛的四种方法分别是生物法、膜分离法、化学沉淀法和吸附法。吸附法因其操作简单、成本低等优点而得到了广泛的应用。近年来，层状双氢氧化物(ldh)作为水净化应用有前景的吸附剂得到了深入研究。但常用的共沉淀合成过程中，ph稳定性难以控制，合成的片层状结构不能稳定生成。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明主要提供了一种具有高的吸附容量，所应用ph范围宽，镧离子浸出率低的片层状稀土基氢氧化物吸附剂，及其制备方法和在增强选择性重金属吸附中的应用。其技术方案如下：

2、一种片层状稀土基氢氧化物吸附剂，该吸附剂为片层状双金属氢氧化物；由氢氧化钙和氢氧化镧组成。

3、一种上述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

4、a.取水与异丙醇、甲苯混合，向其中添加钙盐和镧盐，混合均匀，得溶液a；另配置同等体积异丙醇、甲苯与氨水的混合溶液b；

5、b.将溶液a和溶液b共沉淀滴定到剧烈搅拌且升温后的反应容器中，滴加完成后，得反应液；

6、c.将反应液置于高压反应釜进行成核反应，反应完成后取下层乳浊液进行离心，并洗涤至滤液呈中性，得沉淀物；

7、d.将所得的沉淀物干燥去除其中的水分后，研磨过筛，即得。

8、进一步的，步骤(a)所述溶液a中水与异丙醇、甲苯的体积比为(0.1～1)：(1～10)：(1～10)；

9、进一步的，步骤(a)所述溶液b中氨水与异丙醇、甲苯的体积比为(0.1～1)：(1～10)：(1～10)。

10、进一步的，，步骤(a)所述镧盐和钙盐的摩尔比为1：

11、(1～5)；步骤(a)所述镧盐和钙盐在溶液a中的总金属摩尔含量为1mol/l。

12、进一步的，步骤(b)所述滴定的滴加速度为1～4ml/min，升至的温度为20～80℃。

13、进一步的，步骤(c)所述成核反应的温度为100～200℃，时间为6-24h。

14、进一步的，步骤(c)所述离心的速率为1000～6000r/min，洗涤过程采用水和无水乙醇分别洗涤。

15、进一步的，步骤(d)所述过筛所采用孔径为50～200目。

16、一种上述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂在废弃物重金属吸附中的应用，所应用的废弃物的ph为2～7。

17、采用上述方案，本发明方法具有以下优点：

18、1、本发明在反向微乳体系中进行反应，该环境中水以极小的液滴形式分散于有机相中，构成纳米级反应器，为cala-ldh的形成提供了受限的生长空间。

19、2、本发明的制备方法有利于控制盐与碱溶液混合过程中的ph突变问题，采取水热法进行晶体的成核反应，从而合成了杂质少、尺寸均一的片层状纳米薄片，该新的制备工艺稳定且容易达到。

20、3、本发明的吸附剂解决了其他水滑石结构在材料在重金属吸附过程中可应用的ph范围较窄的问题，具有广泛的ph适用性，能应用于多种水体环境，具有极低的la3+浸出量，不会造成二次污染。

21、4、本发明的吸附剂的片层状、多孔隙结构大大提高了重金属的去除率及吸附容量，在高浓度重金属环境中具有高的吸附容量，在低浓度环境中具有优异的镉去除性能。

技术特征：

1.一种磁性稀土复合氧化物吸附剂，其特征在于，为片层状双金属氢氧化物；由氢氧化钙和氢氧化镧组成。

2.一种权利要求1所述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述溶液a中水与异丙醇、甲苯的体积比为(0.1～1)：(1～10)：(1～10)。

4.根据权利要求2所述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述溶液b中氨水与异丙醇、甲苯的体积比为(0.1～1)：(1～10)：(1～10)。

5.根据权利要求2所述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(a)所述镧盐和钙盐的摩尔比为1：

6.根据权利要求2所述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(b)所述滴定的滴加速度为1～4ml/min，升至的温度为20～80℃。

7.根据权利要求2所述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(c)所述成核反应的温度为100～200℃，时间为6-24h。

8.根据权利要求2所述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(c)所述离心的速率为1000～6000r/min，洗涤过程采用水和无水乙醇分别洗涤。

9.根据权利要求2所述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤(d)所述过筛所采用孔径为50～200目。

10.一种权利要求1所述的片层状稀土基氢氧化物吸附剂在废弃物重金属吸附中的应用，其特征在于，所应用的废弃物的ph为2～7。

技术总结
本发明属于化合物制备领域，具体涉及一种片层状稀土基氢氧化物的制备及在重金属吸附中的应用，反向微乳体系构成纳米级反应器，采取水热法进行晶体的成核反应，从而合成杂质少、尺寸均一的片层纳米薄片。本发明制备得到的吸附剂在高浓度重金属环境中具有极高的吸附容量，在低浓度重金属环境中具有优异的去除性能；且具有广泛的pH适用性，能应用于各种水体。

技术研发人员：陈英文,邱程宏,刘宝龙,范梦婕,高宁
受保护的技术使用者：南京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23