[發明專利]一種綠銹材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010021023.6
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111135798B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 黃濤;劉萬輝;宋東平;金俊勛;劉龍飛;張樹文;徐嬌嬌
• 申請（專利權）人: 常熟理工學院
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王艷

本發明公開了一種綠銹材料及其制備方法和應用，分別稱取硫酸亞鐵和硫酸鐵，混合，攪拌均勻，得鐵基試劑；將鐵基試劑溶于水中，密封條件下攪拌至鐵基試劑完全溶解，得鐵基溶液；將β?環糊精加入到氫氧化鈉溶液中，密封條件下攪拌至β?環糊精完全溶解，得環糊精堿液；將環糊精堿液和鐵基溶液混合，密封條件下攪拌均勻，陳化5~15分鐘，離心，真空干燥，研磨成粉，得綠銹材料。相比傳統綠銹材料，本發明制備的新型綠銹吸附材料具有更大的比表面積，更優異的重金屬吸附性能，更大的pH適用范圍，更高的材料回收率。

技術領域

本發明涉及重金屬污染廢水處置領域，具體涉及一種綠銹材料及其制備方法和應用。

背景技術

綠銹是典型的層狀雙氫氧化物，其包含亞鐵離子和鐵離子。常見的綠銹包括硫酸根摻綠銹、碳酸根摻綠銹、氯離子摻綠銹。綠銹的分子結構為[Fe(II)_1-xFe(III)_x(OH)₂]^x+·[(x/n)A^n-，mH₂O]^x-，其中A^n-代表綠銹層中所摻的陰離子，x代表三價鐵與總鐵的摩爾比(0.25～0.33)。由于三價鐵離子對二價鐵離子的替代使得鐵氫氧化物層表面帶正電荷。基于電荷平衡機理，在合成過程中一系列的陰離子可以摻到層狀雙氫氧化物結構中。不同陰離子對綠銹的層間結構和污染物吸附性能影響很大。但目前合成的綠銹的比表面普遍較小，一般在20～40m²/g范圍內。

目前，已有研究者將環糊精用于納米零價鐵的制備過程，用以加載納米零價鐵，從而有效改善納米零價鐵團聚現象，維持納米零價鐵的活性。然而，納米零價鐵合成過程需要使用大量還原劑，這不僅使得環糊精加載效率低，同時產生大量還原劑污染廢液。同時，所加入的環糊精并沒有改變納米零價鐵自身的物化特性。綠銹材料合成過程中本身不需要使用還原劑，然而通過水熱法合成的綠銹材料比表面積卻較小，對重金屬污染物的吸附容量有限。同時，當前已有綠銹材料pH適用范圍較窄，其很難實現在多種pH水環境下同時去除多種重金屬污染物。并且在酸性環境下，部分綠銹易發生溶解從而導致綠銹回收率較低，重金屬去除效果較差。而在堿性環境下，現有綠銹材料表面易發生水解形成絮凝物，使得綠銹表面吸附活性位點減少。

因此，基于鐵基材料特性及綠銹材料現有問題，研發新型綠銹材料合成方法是解決這些問題的關鍵。

發明內容

發明目的：本發明所要解決的技術問題是提供了一種綠銹材料及其制備方法和應用。

為了解決上述技術問題，本發明采取了如下的技術方案：一種綠銹材料的制備方法，包括以下步驟：

1)分別稱取硫酸亞鐵和硫酸鐵，混合，攪拌均勻，得鐵基試劑；

2)將鐵基試劑溶于水中，密封條件下攪拌至鐵基試劑完全溶解，得鐵基溶液；

3)將β-環糊精加入到氫氧化鈉溶液中，密封條件下攪拌至β-環糊精完全溶解，得環糊精堿液；

4)將環糊精堿液和鐵基溶液混合，密封條件下攪拌均勻，陳化5～15分鐘，離心，真空干燥，研磨成粉，得綠銹材料。

其中，所述步驟1)中的硫酸亞鐵和硫酸鐵中的亞鐵離子與三價鐵離子摩爾比2～4∶1。

其中，所述步驟2)鐵基溶液中的亞鐵離子濃度為0.2～0.6M。

其中，所述步驟3)中的氫氧化鈉溶液濃度為2～5M。

其中，所述步驟3)中的β-環糊精與步驟2)中的鐵基溶液中的總鐵離子的摩爾比為2.5～7.5∶100。

其中，所述步驟3)中氫氧化鈉中的氫氧根與步驟2)中的鐵基溶液中的總鐵離子摩爾比3～4∶1。將氫氧化鈉溶入水中，密封條件下攪拌，配制得到2～5M氫氧化鈉溶液。