CN102150685B - 一种镁铝二元水滑石及其作为消毒剂的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镁铝二元水滑石，所述镁铝二元水滑石化学通式为[Mg2+ 1-xAlx 3+(OH)2]x+(ClO3 -)x·mH2O，x为Al3+/(Mg2++Al3+)的物质的量之比，0.2≤x≤0.4；m是结晶水数量，2≤m≤6。并公开了所述的镁铝二元水滑石作为消毒剂的应用，特别是应用于海水养殖中，作为水体消毒剂的应用。本发明提供的ClO3 -插层的Mg、Al水滑石可以缓慢释放ClO3 -，与海水养殖水体中的Cl-作用，可持续、稳定产生少量的Cl2进行水体消毒，因此，在海水养殖中，可直接将该类水滑石投入海水养殖的水体中，利用产生Cl2进行水体消毒，同时可利用ClO3 -插层的Mg、Al水滑石本身的吸附性能对海水中呈阴离子型的有害物质进行吸附，从而达到有效地净化水体的目的。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种ClO3 -插层的Mg、Al水滑石及其应用于海水养殖中作为消毒剂的应用。
(二)背景技术
水滑石(Layered double hydroxides，简称LDHs)是一类阴离子型的层状粘土，其化学式为[M1-x 2+Mx 3+(OH)2]x+Ax/n n-·mH2O(其中M2+和M3+分别代表二价和三价金属阳离子，x为Al3+/(Mg2++Al3+)的物质的量之比，An-表示层间可交换的阴离子，m为层间水分子的个数)。由于水滑石具有独特的层状结构，层板组成的可调控性以及层间阴离子的可交换性，使得其在催化、医药、吸附和阻燃等方面具有广泛的应用，开发利用前景十分广阔。
海水养殖上应用的杀菌消毒方式有紫外消毒和臭氧消毒等，上述杀菌消毒方式存在如下缺陷：1、紫外消毒：利用紫外线照射，使细菌的DNA发生改变，破坏其繁殖功能，将细菌杀死，尽管其出水无色无味且无副产物产生，但消毒效果受水中悬浮物的影响，费用较高。2、臭氧消毒：臭氧对水中的微生物有强大的杀伤力，可去除色、嗅、味及溶解性无机盐类，但无持续杀毒效果，费用高，但若投加量不当，会产生毒副产物，投资较大。
(三)发明内容
针对上述海水养殖现有杀菌消毒技术的缺点，提出了一种新型的消毒剂ClO3 -插层的Mg、Al水滑石。
本发明采用的技术方案是：
一种镁铝二元水滑石，所述镁铝二元水滑石化学通式为[Mg2+ 1-xAlx 3+(OH)2]x+(ClO3 -)x·mH2O，x为Al3+/(Mg2++Al3+)的物质的量之比，0.2≤x≤0.4；m是结晶水数量，2≤m≤6。
所述镁铝二元水滑石的化学通式优选为
[Mg2+ 2//3Al1/3 3+(OH)2]1/3(ClO3 -)1/3·2H2O。
本发明所述的镁铝二元水滑石可应用作为消毒剂的应用，更具体的，镁铝二元水滑石应用于海水养殖中，作为水体消毒剂的应用。
进一步，本发明所述应用的方法为，将镁铝二元水滑石投入海水养殖的水体中，反应20分钟～4小时，即得到消毒后的水体；所述镁铝二元水滑石的用量为水体质量的0.25～2％。
本发明提供的ClO3 -插层的Mg、Al水滑石可以缓慢释放ClO3 -，与海水养殖水体中的Cl-作用，可持续、稳定产生少量的Cl2进行水体消毒，因此，在海水养殖中，可直接将该类水滑石投入海水养殖的水体中，利用产生Cl2进行水体消毒，同时可利用ClO3 -插层的Mg、Al水滑石本身的吸附性能对海水中呈阴离子型的有害物质进行吸附，从而能够达到有效地净化水体的目的。
本发明提供的ClO3 -插层的Mg、Al水滑石消毒剂具有制备简单，成本较低，杀毒持续效果好，性质稳定适于长期保存等优点。
本发明所述的镁铝二元水滑石可采用共沉淀法合成：将Al(NO3)3和Mg(NO3)2溶于去离子水，配成溶液A，将NaOH和KClO3溶于去离子水，配成溶液B，Al(NO3)3、Mg(NO3)2、NaOH和KClO3的物质的量之比为x∶(1-x)∶2∶x，0.2≤x≤0.4；然后将溶液A和溶液B滴加到去离子水中，在N2保护下强烈搅拌，保持pH值在10±0.2之间，滴加完毕后继续搅拌20～60min，然后于60～65℃陈化48～200小时，产物经离心分离、取固体用水洗涤、干燥，得到镁铝二元水滑石。
(四)具体实施方式
下面以具体实施例来对本发明方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。
本发明实施例中以pH值4～6、质量分数2％的NaCl溶液模拟海水养殖中的水体，测试镁铝二元水滑石与Cl-反应生成Cl2的性能。
实施例1
配制100mL 0.5mol/L Mg(NO3)2和0.25mol/L Al(NO3)3的混合溶液，为溶液A。配制100mL 1.5mol/LNaOH和0.25mol/L KClO3的混合溶液，为溶液B。在N2保护和剧烈搅拌下，将溶液A和溶液B缓慢滴加到100mL的去CO2的去离子水中，强烈搅拌，控制反应液的pH在10±0.2之间，滴加完毕后继续搅拌30min，65℃晶化48h，然后将产物离心分离、用去离子水洗涤、真空干燥即得到ClO3 -插层的Mg、Al水滑石[Mg2/3Al1/3(OH)2](ClO3)1/3·2H2O 9.2g。在pH＝4(醋酸调pH＝4)时，称取0.5g的制备的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为1.83mg/L。
实施例2
在pH＝5(醋酸调pH＝5)时，称取0.5g实施例1制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为1.37mg/L。
实施例3
在pH＝6(醋酸调pH＝7)时，称取0.5g实施例1制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为1.05mg/L。
实施例4
在pH＝4(醋酸调pH＝4)时，称取0.25g实施例1制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为1.06mg/L。
实施例5
在pH＝4(醋酸调pH＝4)时，称取1.0g实施例1制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为3.21mg/L。
实施例6
在pH＝4(醋酸调pH＝4)时，称取1.5g实施例1制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为4.89mg/L。
实施例7
在pH＝4(醋酸调pH＝4)时，称取2.0g实施例1制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为6.07mg/L。
实施例8
配成100mL 0.35mol/L Mg(NO3)2和0.15mol/L Al(NO3)3的混合溶液，为溶液A。配成100mL 1mol/L NaOH和0.15mol/L KClO3的混合溶液，为溶液B。在N2保护和剧烈搅拌下，将溶液A和溶液B缓慢滴加到100mL的去CO2的去离子水中，强烈搅拌，控制反应液的pH在10±0.2，滴加完毕后继续搅拌20min，65℃晶化48h，将产物离心分离、用去离子水洗涤、真空干燥即得到ClO3 -插层的Mg、Al水滑石[Mg0.7Al0.3(OH)2](ClO3)0.3·2H2O 6g。
在pH＝4(醋酸调pH＝4)时，称取0.5g制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为1.26mg/L。
实施例9
配成100mL 0.3mol/L Mg(NO3)2和0.2mol/L Al(NO3)3的混合溶液，为溶液A。配成100mL 1mol/L NaOH和0.2mol/L KClO3的混合溶液，为溶液B。在N2保护和剧烈搅拌下，将溶液A和溶液B缓慢滴加到100mL的去CO2的去离子水中，强烈搅拌，控制反应液的pH在10±0.2，滴加完毕后继续搅拌60min，65℃晶化48h，将产物离心分离、用去离子水洗涤、真空干燥即得到ClO3 -插层的Mg、Al水滑石[Mg0.6Al0.4(OH)2](ClO3)0.4·2H2O 6.4g。
在pH＝4(醋酸调pH＝4)时，称取0.5g制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为0.82mg/L。
实施例10
配成100mL 0.75mol/L Mg(NO3)2和0.25mol/L Al(NO3)3的混合溶液，为溶液A。配成100mL 2mol/L NaOH和0.25mol/L KClO3的混合溶液，为溶液B。在N2保护和剧烈搅拌下，将溶液A和溶液B缓慢滴加到100mL的去CO2的去离子水中，强烈搅拌，控制反应液的pH在10±0.2，滴加完毕后继续搅拌30min，65℃晶化48h，将产物离心分离、用去离子水洗涤、真空干燥即得到ClO3 -插层的Mg、Al水滑石[Mg0.75Al0.25(OH)2](ClO3)0.25·2H2O 11.5g。
在pH＝4(醋酸调pH＝4)时，称取0.5g制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为1.34mg/L。
实施例11
配成100mL 0.5mol/L Mg(NO3)2和0.125mol/L Al(NO3)3的混合溶液，为溶液A。配成100mL 1.25mol/L NaOH和0.125mol/L KClO3的混合溶液，为溶液B。在N2保护和剧烈搅拌下，将溶液A和溶液B缓慢滴加到100mL的去CO2的去离子水中，强烈搅拌，控制反应液的pH在10±0.2，滴加完毕后继续搅拌30min，65℃晶化48h，将产物离心分离、用去离子水洗涤、真空干燥即得到ClO3 -插层的Mg、Al水滑石[Mg0.8Al0.2(OH)2](ClO3)0.2·2H2O 6.9g。
在pH＝4(醋酸调pH＝4)时，称取0.5g制得的Mg、Al水滑石加入到100mL 2％NaCl溶液中，反应30min，产生Cl2浓度为0.96mg/L。
Claims (2)
1.一种镁铝二元水滑石应用于海水养殖中，作为水体消毒剂的应用，其特征在于所述应用的方法为，将镁铝二元水滑石投入海水养殖的水体中，反应20分钟～4小时，即得到消毒后的水体;所述镁铝二元水滑石的用量为水体质量的0.25～2%；所述镁铝二元水滑石化学通式为[Mg2+ 1-xAlx 3+(OH)2]x+(ClO3 -)x·mH2O，x为Al3+/（Mg2++Al3+）的物质的量之比，0.2≤x≤0.4；m是结晶水数量，2≤m≤6。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于所述镁铝二元水滑石的化学通式为[Mg2+ 2//3Al1/3 3+(OH)2]1/3(ClO3 -)1/3·2H2O。
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Granted publication date: 20130724 |
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