CN101890329B - 一种噻吩吸附剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种噻吩吸附剂及其处理含噻吩废水的净化方法，属于水处理技术领域。本发明中的噻吩吸附剂为层状双羟基复合金属氧化物(ZnAL-CO3-LDH)及其改性产物(SDS-ZnAl-LDH)。通过实验发现这两种层状吸附剂对噻吩的去除率都可以达到74％以上。例如：在偏酸性的条件下，SDS-ZnAl-LDH对噻吩的去除率达到90％以上。本发明通过将层状双羟基复合金属氧化物及其改性产物应用于含噻吩废水的吸附处理，能有效去除废水中的噻吩，从而为处理含噻吩废水提供了可行的高效吸附剂，这对含噻吩废水的净化处理和环境保护具有实际意义。
Description
技术领域
本发明属于水处理技术领域，提供了一种去除水溶液中噻吩的净化处理剂及其处理方法。
背景技术
噻吩存在于许多废水中，例如焦化废水、采油与炼油废水、染料工业废水、医药工业废水和树脂工业废水等。噻吩是一种具有生物毒性的有机硫化物，可以和其他有机污染物发生协同增强作用，提高其毒性，如果不加处理直接排放到水体中，会对环境造成极大的危害。
噻吩是含有一个杂原子的五元杂环化合物中最稳定的一个，目前工业应用中去除噻吩主要采用吸附、萃取等手段。一些学者，为了处理含硫废水尝试了很多方法，例如氧化分解法(Environ.Sci.Technol.，2003，37：452)、活性炭吸附法(Trans.IChemE B，2007，85：521)、湿法氧化法(JP 80-91122)、电吸附法(J.Colloid.Interf.Sci.，2005，290：190)和生物降解法(Hydrometallurgy，2001，62：93)，但是这些方法都存在处理成本高，工艺复杂，处理效果不是很理想的问题。找到一种廉价的，具有高吸附容量的新型吸附剂是当前研究的热点。例如：在文献(J.Colloid Interf.Sci.，2005：487)中，Xue等人利用金属离子交换法，制备得到了铈改性的Y型沸石分子筛，在80℃下研究了其对汽油中噻吩的吸附性能，发现其平衡吸附量是0.022mmol/g。吸附法是一种脱除液相中溶质的有效方法，而且吸附过程可以在常温常压下进行，因此研究发明一种廉价、吸附容量大的吸附剂，对含噻吩废水的净化处理势必有重大的意义。
层状双羟基复合金属氧化物(LDHs)一般用以下公式表示：[M2+ 1-xM3+ x(OH)2]x+(An-)x/n·mH2O，其中M2+和M3+分别代表二价和三价金属离子，x为M3+/(M2++M3+)的摩尔比，An-为层间阴离子。LDHs具有很多特殊的性能，例如：高的比表面积(20-120m2/g)、很强的离子交换能力、层板上存在有正电荷、“记忆效应”(即：将LDHs加热到至一定温度时，可形成较稳定的双金属氧化物(LDO)，LDO与客体阴离子溶液反应，可部分恢复成具有有序层状结构的LDHs)。这些性能使LDHs在吸附脱除水中阴离子型污染物方面有广阔的应用前景。如中国发明专利ZL 200510086330.8、ZL 200510102668.8和ZL200510086350.5和ZL 200910093642.X分别介绍了LDHs和CLDH对F-、Cl-、Br-和S2O3 2-离子的吸附脱除功能，目前在学术和工业研究上引起了人们的广泛关注。改性之后的水滑石，即Modified Organo-LDHs，使LDHs原本亲水的表面变成了疏水的表面，层空间进一步扩大，这些显著的变化使其吸附脱除水中一些非离子型的有机污染物成为了可能。本发明即介绍了LDHs及其改性LDHs对噻吩的吸附脱除性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种能有效吸附水溶液中噻吩的吸附剂及其吸附方法，从而达到净化水体的目的。
本发明提供的能有效吸附水溶液中噻吩的吸附剂是层状双羟基复合金属氧化物LDHs或改性LDHs；
所述的LDHs是层间阴离子为碳酸根的锌铝水滑石，简写为ZnAL-CO3-LDH，其中锌与铝的摩尔比是2∶1。
所述的改性LDHs是用十二烷基硫酸钠(SDS)作为改性剂，通过共沉淀的方法制备得到的改性锌铝水滑石，简写为SDS-ZnAl-LDH；其中锌与铝的摩尔比是2∶1；SDS所占的质量分数是44.4％。
SDS-ZnAl-LDH的制备是通过共沉淀的方法，将两种金属盐(Zn(NO3)2.6H2O，Al(NO3)3.9H2O)和十二烷基硫酸钠(SDS)配置成反应液，滴加稀NaOH溶液使pH值维持在7，再晶化即得到SDS-ZnAl-LDH。
用上述吸附剂吸附含噻吩水溶液的具体方法如下：
按噻吩与吸附剂的质量比为1∶0.6～8的比例，将吸附剂加入到含噻吩水溶液中，磁力搅拌，用稀盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值为4～11，反应0.5～8h；离心过滤，溶液中的噻吩被吸附到吸附剂上；
所述的吸附剂是上面所述的ZnAL-CO3-LDH或SDS-ZnAl-LDH。
所述的含噻吩水溶液中的噻吩的浓度是100～800mg/L。
通过检测吸附后噻吩的含量，发现与目前现有的一些处理方法相比，所选用的吸附剂对噻吩的去除率达到了一个比较高的水平，吸附率为74-92％。
本发明的有益效果是：发现了ZnAl-LDHs及其改性产物SDS-ZnAl-LDH对噻吩具有强的吸附效果，将该吸附剂用于处理含噻吩废水，能够很好地解决噻吩废水对环境的污染问题，具有显著的实用价值。
具体实施方式
实施例1
准确称量23.800g的Zn(NO3)2.6H2O，15.005g的Al(NO3)3.9H2O，和23.070g的十二烷基硫酸钠(SDS)放于烧杯中，加入400mL蒸馏水，搅拌使其彻底溶解，然后转移到1000mL的三口烧瓶中。滴加2M的NaOH溶液使pH维持在7，温度控制在30℃，晶化时间为12h。最后离心过滤，真空干燥，即可得到所需产物，记为SDS-ZnAl-LDH。
在1000mL反应容器中，量取500mL噻吩浓度为800mg/L的溶液，水浴恒温在25℃，PH＝6.33，加入1.2g SDS-Zn2Al1-LDH，搅拌处理6h，抽取一定量反应液，过滤得到上层清夜，测定噻吩剩余含量，计算出吸附率为74.74％。
实施例2
准确称量23.800g Zn(NO3)2.6H2O和15.005g Al(NO3)3.9H2O放于烧杯中，加入200mL去离子水，搅拌使其彻底溶解，记为溶液A；准确称量8.479g Na2CO3和7.680g NaOH放于烧杯中，加入200mL去离子水，搅拌使其彻底溶解，记为溶液B。将A，B溶液迅速于旋转液膜成核反应器中混合，剧烈循环搅拌2min，然后将浆液在80℃下晶化24h，最后离心过滤干燥，即可得到所需产物，记为ZnAL-CO3-LDH。
在1000mL反应容器中，量取500mL噻吩浓度为800mg/L的溶液，水浴恒温在25℃，PH＝6.33，加入1.2g Zn2AL1-CO3-LDH，搅拌处理5h，抽取一定量反应液，过滤得到上层清夜，测定噻吩剩余含量，计算出吸附率为78.13％。
实施例3
在100mL锥形瓶中，量取100mL噻吩浓度为800mg/L的溶液，温度控制在25℃，PH＝6.33，加入0.4g实施例1制备的SDS-ZnAl-LDH，搅拌处理5h，过滤得到上层清夜，测定噻吩剩余含量，计算出吸附率为82.84％。
实施例4
在100mL锥形瓶中，量取100mL噻吩浓度为800mg/L的溶液，温度控制在25℃，PH＝6.33，加入0.2g实施例2制备的ZnAL-CO3-LDH，搅拌处理5h，过滤得到上层清夜，测定噻吩剩余含量，吸附率为81.02％。
实施例5
在100mL锥形瓶中，量取100mL噻吩浓度为800mg/L的溶液，温度控制在25℃，加入0.5g实施例1制备的SDS-ZnAl-LDH，用0.01M的HCL溶液调节pH值到5，搅拌处理5h，过滤得到上层清夜，测定噻吩剩余含量，吸附率为91.39％。
实施例6
在100mL锥形瓶中，量取100mL噻吩浓度为800mg/L的溶液，温度控制在25℃，加入0.2g实施例2制备的ZnAL-CO3-LDH，用0.01M的NaOH溶液调节pH值到7，搅拌处理5h，过滤得到上层清夜，测定噻吩剩余含量，吸附率为88.68％。
Claims (1)
1.一种噻吩吸附剂的应用，所述的噻吩吸附剂是层间阴离子为碳酸根的锌铝水滑石，简写为ZnAL-CO3-LDH，其中锌与铝的摩尔比是2∶1；
其具体应用方法如下：按噻吩与吸附剂的质量比为1∶0.6～8的比例，将吸附剂加入到含噻吩水溶液中，磁力搅拌，用稀盐酸或氢氧化钠溶液调节pH值为4～11，反应0.5～8h；离心过滤；所述的含噻吩水溶液中的噻吩的浓度是100～800mg/L。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 沙宇等.水滑石类材料在污染治理中的应用及研究进展.《材料导报》.2007,第21卷(第7期),86-89. * |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101890329A (zh) | 2010-11-24 |
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