[發明專利]中空球殼結構混合金屬氧化物吸附劑的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201810506434.7
• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN108686621B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 李玉江;張波;吳濤;孫德軍
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/36
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 陳桂玲

一種中空球殼結構混合金屬氧化物吸附劑的制備方法及應用，該方法包含以下步驟：(1)葡萄糖溶液水熱反應，所得固體研磨得到碳納米球；(2)將氯化鎂，氯化鎳和氯化鋁混合加入去離子水溶解，滴加稀氨水，靜置晶化，產物抽濾洗滌，將濾餅與去離子水混合攪拌形成溶膠；(3)將碳納米球和步驟(2)所得產物分別分散在甲醇中；將兩種溶液混合，離心分離，烘干研磨，得到核殼結構層狀雙金屬氫氧化物復合粒子，將此復合粒子煅燒得到中空球殼結構混合氧化物吸附劑，此吸附劑應用于去除水中2,4?二氯苯酚。本發明制備的吸附劑具有密度低、分散性好、比表面積高、性質穩定以及表面滲透率高可多次循環使用等優勢，且工藝簡單，操作方便，處理成本低，效率高。

技術領域

本發明涉及一種用于去除水中2,4-二氯苯酚的中空球殼結構混合金屬氧化物吸附劑的制備方法，屬于污水處理技術領域。

背景技術

含氯苯酚類化合物是生產木材防腐劑、殺真菌劑等農藥、醫藥的重要中間體。含氯酚廢水主要來源于醫藥、石油、化工、農藥以及造紙等行業。此類廢水具有較差的生物降解性，較強的毒性以及一定程度的致癌性等特點，因此含氯苯酚廢水若任意排放的話會給人們的生活以及身體健康造成嚴重的損害。開展水環境系統中氯苯酚污染物的處理技術對于人類的生產與生活具有十分重要的意義。

目前對于氯酚類廢水的處理方法有吸附法、溶液萃取法、濕法氧化法以及多相光催化法。其中，對于降解性較差的污染物來說吸附是最為典型的處理方法，其具有操作簡單、運行費用低、時間短等優勢。近些年來，黏土礦物、有機聚合物等材料由于具有來源廣泛、成本低廉和環境友好等特點在廢水治理領域受到了大家的廣泛關注。其中，層狀雙金屬氫氧化物(LDHs)，因其具有獨特的電性質、較高的離子交換容量以及“結構記憶效應”等特點在處理陰離子型污染物時具有較大的優勢。

然而，常規的LDHs是以片層形式存在，易發生無規則的聚集，使得LDHs在溶液中的分散性變差，阻礙了離子交換的速率與能力，另外由于常規的LDHs具有較強的親水表面性質，使得其對有機類污染物的親和力較差。以上的原因造成了常規片層狀的LDHs在去除有機類污染物時達到吸附平衡的時間過長，因此增大了在實際使用時的成本，一定程度上限制了其實際應用。目前眾多的研究已經證實當二維納米材料的形狀由層狀轉變成其他復雜結構時，通常表現出與其初始形態不同的性質。以中空球殼結構的納米顆粒為例，有研究表明這種形態的納米顆粒具有密度低、分散性好、比表面積高、性質穩定以及表面滲透率高等優勢。因此它在醫藥、催化、光學以及環境領域等方面的巨大潛力。

目前大多數的研究是使用金屬納米粒子如二氧化錳、氧化鋅以及氧化銦等制作中空球殼結構顆粒，但是使用二維層狀LDHs制作中空球殼結構納米顆粒的報道卻鮮有披露。

發明內容

本發明的目的在于提供一種成本低、產率高，吸附容量大的中空球殼結構混合金屬氧化物吸附劑的制備方法，制備的吸附劑可高效去除水中2,4-二氯苯酚。

本發明中空球殼結構混合金屬氧化物吸附劑制備方法，包含以下步驟：

(1)制備碳納米球內核：

將葡萄糖加入去離子水溶解配成濃度為0.5mol/L-1.5mol/L的葡萄糖溶液，并將此溶液轉移到高壓反應釜中，在160℃-200℃進行水熱反應6小時-10小時，所得固體使用去離子水洗滌，干燥，研磨得到的粉末為碳納米球；

(2)制備層狀雙金屬氫氧化物：

以六水合氯化鎂、六水合氯化鎳和六水合氯化鋁為合成原料，其中鎂鎳鋁摩爾比為2:1:1，將六水合氯化鎂、六水合氯化鎳以及六水合氯化鋁混合加入去離子水溶解，配成混合溶液，在混合溶液中滴加稀氨水，使體系的pH為9.5-10.0，靜置晶化，再將晶化后的產物真空抽濾，用去離子水進行洗滌，直至洗滌液為中性為止，將濾餅與去離子水混合并攪拌，使其轉化為溶膠，產物即為氯離子插層的層狀雙金屬氫氧化物；

(3)制備核殼結構的層狀雙金屬氫氧化物復合粒子：