氨基改性铝酸盐吸附材料的制备方法及在去除多种污染物中的应用

摘要

本发明属于吸附剂技术领域，具体涉及一种氨基改性铝酸盐吸附材料的制备方法及在去除多种污染物中的应用。制备方法包括如下步骤：将Ni(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O置于去离子水中，搅拌至绿色透明溶液；向其中加入NH4F和CO(NH2)2，继续搅拌至全溶；然后将溶液转移到反应釜中，进行水热反应，自然冷却至室温，收集浅绿色沉淀并用蒸馏水和乙醇反复洗涤至中性，置于烘箱中干燥；取干燥后的产物于马弗炉中进行煅烧，得到氨基改性NiAl2O4‑NH2。本发明所述的氨基改性NiAl2O4‑NH2能够有效吸附多种污染物。

说明书

技术领域

本发明属于吸附剂技术领域，具体涉及一种氨基改性铝酸盐吸附材料的制备方法及在去除多种污染物中的应用。

技术背景

三苯甲烷类染料甲基蓝(MB)及偶氮染料刚果红(CR)生产量大、应用范围广，但由于具有结构复杂、色度高、毒性大等特性一旦排放到水体中会对人类健康和生态环境造成极大危害。同时，重金属污染的危害也不容小觑。当人体长时间接触时，可通过皮肤、呼吸道及消化道等途径进入人体并与多种器官亲和，对神经、造血、泌尿、心血管等系统产生严重影响，进而产生毒性效应。随着人类生产活动的不断加剧，水中染料污染及重金属污染日益严重，对其进行去除具有十分重要的意义。

吸附法因其处理效率高、操作便捷、成本低廉、后处理简单等优点已被看作一种广受欢迎的去除水体污染物的有效途径。而吸附法的关键是吸附剂的选择。比表面积大、孔隙率高、孔道结构丰富、骨架结构稳定、表面易于修饰、可重复回收利用的吸附材料为最佳。尖晶石型复合金属氧化物是一类重要的无机功能材料，在高温材料、半导体、传感器和催化剂等领域有着广泛的应用。目前，合成尖晶石型二元金属氧化物最常用的路线是传统的固态反应法，该方法需要在相当高的温度下长时间煅烧前体的物理混合物。在煅烧过程中，颗粒结块，烧结，导致产品不均匀，表面积小，严重影响了其应用。然而，水热法可为各种前体的反应和结晶提供在常温常压条件下无法获得的特殊的物理和化学环境。与其它制备方法相比，水热法制备的晶体颗粒团聚轻，晶粒完整，分布均匀，容易获得合适的晶体形态。

发明内容

所以，本发明通过无模板水热法及后续的退火过程制备了一种银耳状的尖晶石型NiAl

本发明的目的之一是制备了一种可循环多次使用地银耳状氨基改性铝酸镍(NiAl

本发明的目的之二是提供一种对染料和重金属离子同时有效去除的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种氨基改性铝酸盐吸附材料，制备方法包括如下步骤：

1)将Ni(NO

2)向其中加入NH

3)然后将溶液转移到反应釜中，进行水热反应，自然冷却至室温，收集浅绿色沉淀并用蒸馏水和乙醇反复洗涤至中性，置于烘箱中干燥；

4)取干燥后的产物于马弗炉中进行煅烧。

上述的一种氨基改性铝酸盐吸附材料，Ni(NO

上述的一种氨基改性铝酸盐吸附材料，步骤3)中，水热反应的温度为120℃，反应时间为12小时。

上述的一种氨基改性铝酸盐吸附材料，步骤3)中，所述的干燥温度为60℃。

上述的一种氨基改性铝酸盐吸附材料，步骤4)中，所述的煅烧温度为750℃，煅烧时间为3小时。

上述的任一种氨基改性铝酸盐吸附材料在去除多种污染物中的应用。

上述的应用，所述的污染物是含有Pb

上述的应用，方法如下：调节污染物的pH，加入上述的任一种氨基改性铝酸盐吸附材料震荡。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用水热法制备了一种银耳状，具有三维结构的尖晶石型铝酸盐改性吸附材料NiAl

2.本发明的吸附材料，对金属离子和染料均有良好的吸附性能，可以同时有效地去除水中的金属离子及染料。经多次循环实验，仍对污染物产生较高的吸附效率，且连续先后吸附某种污染物的吸附效率并无下降。在一定程度上，能够节省成本，提高水处理的效率，具有巨大的应用价值和广泛的应用前景。

附图说明

图1是氨基改性NiAl

图2是扫描电镜图，其中(a)是未改性材料NiAl

图3是NiAl

图4是NiAl

图5是吸附实验流程图。

图6是不同材料吸附性能对比图，其中1是未改性银耳状NiAl

图7是吸附剂用量对吸附效果的影响，其中(a)是混合金属离子；其中(b)是染料。

图8pH值对吸附效果的影响示意图，其中(a)是混合金属离子；其中(b)是染料。

图9是NaCl浓度对吸附效率的影响；其中(a)是混合金属离子(1是Pb

图10其他离子对吸附效果的影响：其中(a)是混合金属离子(1是Zn

图11循环吸附效率图：其中(a)是金属离子(1是Pb

图12连续吸附实验：其中(a)是先吸附染料再吸附金属离子；其中(b)是先吸附金属离子再吸附染料

具体实施方式

实施例1 铝酸镍吸附材料的制备

纳米NiAl

银耳状NiAl

氨基改性NiAl

(二)表征

1、形貌分析(SEM)：将乙醇分散好的NiAl

样品的尺寸和形貌如图2所示：(a)为银耳状NiAl

2、傅里叶红外光谱(FT-IR)：为了研究吸附剂的化学键和官能团进行了红外光谱表征，将干燥的溴化钾粉末与制备的NiAl

如图3所示，可以清楚地看到：在3435cm

3、X射线衍射图谱(XRD)：将NiAl

图4记录了NiAl

实施例2 NiAl

吸附试验：分别移取20mL含5mg·L

(二)吸附材料的筛选

在相同实验条件下，将NiAl

对比后可发现银耳状NiAl

实施例3 实验条件的优化

为了得到最佳的实验条件，考察了一系列能够影响吸附效率的因素，包括：吸附剂用量、pH值、离子强度、干扰离子。

1、吸附剂用量

如图7所示，对于20mL pH＝5的金属离子混合液(Pb

2、溶液的pH值

溶液的pH是影响吸附过程的重要参数，因此对pH值进行了优化，实验结果参见图8。在pH为2～4范围内，随着pH值升高Pb

3、离子强度

离子强度是影响重金属离子和有机污染物吸附的重要变量之一。通过改变溶液中NaCl的浓度来考察离子强度对吸附效率的影响，实验结果参见图9。发现加入浓度为0.1mol/L～0.5mol/L的NaCl后，NiAl

4、干扰离子

实际废水样品中通常含有大量的离子盐，会导致材料的吸附能力发生偏差。为验证该实验方法对实际样品中一定浓度的离子有抗干扰能力，故在最佳条件下，对常见的共存离子进行了测试。如图10所示。干扰离子的浓度固定为目标物的100倍(即500ppm)。发现进行干扰实验的众多离子对Pb

实施例4 洗脱及循环实验

回收再利用是评价吸附剂的一个重要指标，若能重复使用会降低成本且可避免吸附剂带来的二次污染，使其在吸附领域中具有更大的发展潜力和应用价值。为此分别进行了洗脱条件的研究，并考察了该银耳状NiAl

表1重金属离子洗脱

表2染料洗脱

选用洗脱处理后的NiAl

实施例5 连续吸附实验

连续吸附实验指用同一批材料先吸附一种类别的污染物，经分离回收后再用于吸附另一类别的污染物。即：向重金属离子混合液(5ppm,20mL,pH≈5)或两种染料溶液(5ppm,20mL,未调节pH值)中加入一定量的NiAl