[發明專利]基于含鎳污泥的LDH基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110440510.0
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113184921B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 張濤;田瓊;邱鳳仙;趙奔程;李張迪;楊冬亞
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C01G53/00
• 分類號: C01G53/00;C01G9/00;C01F7/021
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明屬于復合材料技術領域，涉及LDH基復合材料，尤其涉及一種基于含鎳污泥的LDH基復合材料，包括污泥和LDH納米片，LDH納米片的尺寸為400～800 nm，質量百分比含量不低于10%，其中所述LDH納米片為Ni?Al LDH、Mg?Al LDH和Zn?Al LDH中的一種或多種任意組合，與污泥均勻混合。本發明還公開了所述材料的制備方法。本發明以含重金屬的固廢污泥制備功能材料，將污泥變廢為寶，不僅解決了重金屬污泥難處理的問題，而且該材料性質穩定、比表面積大，可用于催化、吸附和化學分離領域；其制備方法簡單經濟、無二次污染產生，適宜工業應用。

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，涉及LDH基復合材料，尤其涉及一種基于含鎳污泥的LDH基復合材料及其制備方法。

背景技術

電鍍為材料、能源和化工等領域做出巨大貢獻的同時也造成了環境污染，如重金屬離子和含重金屬的污泥污染。含鎳污泥是含重金屬污泥的主要類型之一，主要來源于金屬冶煉、電鍍、皮革和電池等工業生產過程以及廢水的排放。Ni²⁺等重金屬離子可通過食物鏈在植物、動物和人體內進行生物累積，將對人類生活、生產造成巨大影響，限制社會經濟的可持續發展。

傳統的重金屬污泥處理方法主要是填埋法，其投資小、處理量大，但是污泥中所含的營養物質會為大量病原體的繁殖創造條件，有害成分若泄漏可能導致地下水污染。目前，從污泥中回收和去除重金屬離子的方法主要有化學浸出法、穩定/固化、萃取法、植物修復、膜分離和離子交換等方法，這些處理方法不可避免地存在著高成本、處理效率低、處理不完全、易二次污染等缺點。因其成分復雜，很少有研究集中在重金屬污泥的資源利用上。因此，對污泥進行無害化處置和資源化利用迫在眉睫。

層狀雙氫氧化物（LDHs）是一類層間鍵強、層間相互作用力較弱的無機功能材料，具有出色的捕獲有機和無機陰離子的能力，廣泛應用于污染控制和化工分離等領域。本發明提供了一種基于含鎳污泥的LDH基復合材料，以含鎳污泥為原料，將污泥變廢為寶，不僅解決了重金屬污泥難處理的問題，還提供了一種很有發展前途的污染控制材料，它的研究和應用在環境保護領域和實際工業應用中顯示了巨大潛力。

發明內容

針對上述現有技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種基于含鎳污泥的LDH基復合材料及其制備方法。

技術方案：

一種基于含鎳污泥的LDH基復合材料，包括污泥和LDH納米片，LDH納米片的尺寸為400～800 nm，質量百分比含量不低于10%，其中所述LDH納米片為Ni-Al LDH、Mg-Al LDH和Zn-Al LDH中的一種或多種任意組合，與污泥均勻混合。

上述基于含鎳污泥的LDH基復合材料的制備方法，包括如下步驟：

a）取含鎳污泥120～200°C干燥，研磨、過篩后，得粒徑小于100μm的粉末，400～800°C煅燒4～8 h，得預處理污泥；

b）按多孔氧化鋁與沉淀劑的摩爾比為2:1～1:4計，將多孔氧化鋁、預處理污泥和二價金屬鹽分散在0.05～0.5 mol/L的沉淀劑溶液中混勻后，轉移至反應釜，140～220°C水熱反應12～48 h，過濾，分別用水和乙醇洗滌2～6次，50～90°C干燥12～24 h，冷卻至室溫，得含鎳污泥的LDH基復合材料，其中所述二價金屬鹽與氧化鋁的摩爾比為0～1:1，多孔氧化鋁與（二價金屬鹽+含鎳污泥中鎳）的摩爾比為1:8～1:2。

本發明較優公開例中，步驟a）中所述含鎳污泥中鎳不低于5 wt%。

本發明較優公開例中，步驟b）中所述多孔氧化鋁為氧化鋁纖維、氧化鋁微球和花狀氧化鋁中的一種或多種任意組合，其比表面積不低于100 m²/g。

本發明較優公開例中，步驟b）中所述沉淀劑為六亞甲基四胺和尿素中的一種或任意組合，優選六亞甲基四胺。

本發明較優公開例中，步驟b）中所述二價金屬鹽為鎂鹽或鋅鹽中的一種或任意組合。