CN105148850A - 一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法。用共沉淀法制备L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料吸附处理水中的硫酸根离子。实验表明，该材料吸附水中硫酸根离子具有吸附时间短，吸附能力强，适用性强，可回收利用的特点。此外，本发明中的复合材料具有成本低，无污染，易于分离的优点，具有广阔的开发和应用前景。
Description
发明领域
本发明属于材料合成和水处理技术领域，具体涉及一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法。
背景技术
硫酸盐废水广泛存在于食品生产、医药制造、造纸、矿山开采等行业中。如果含硫酸根废水不经处理直接排放到水体中，将导致水体水质下降，生态平衡遭到破坏；生成的硫化物和H2S有剧毒，危害水生动植物和人类的健康。目前，处理硫酸根废水方法主要有化学沉淀法、吸附法、离子交换法、膜分离法、冷冻法等物理化学的方法和生物法。化学沉淀法主要是钡法和钙法，产生的硫酸钡和硫酸钙等固体废弃物对环境会造成污染。离子交换法中离子交换树脂吸附量有限，装填量大，运行费用高。膜分离法受水质的影响较大，水质成分复杂对膜的损耗较大，导致去除率受到严重影响。冷冻法属于物理方法，只适用于高浓度的硫酸根离子废水的去除，且去除效率低。生物法处理成本相对较高，且产生的硫化氢对微生物存在较大的毒害作用。与其他方法相比较，吸附法具有操作简单、吸附效果优良、成本低、无环境污染或环境污染少的优点。目前，针对硫酸根离子的吸附剂主要有天然矿石，生活生产废弃物，人工合成的新型吸附剂三类。这些吸附剂存在许多不足之处，据国内外学者研究天然矿石类和生活生产废弃物类吸附剂如蒙脱石，针铁矿，粉煤灰等，虽然成本低，但是处理效果差。这两类吸附剂经过改性之后效果可得到改善，但却存在着改性方法复杂和改性试剂费用高的问题。人工合成的新型吸附剂大多效果优良，在材料价格，制备方法，工艺运行方面存在原材料成本高，制备工艺复杂，运行需要特殊反应装置的缺陷。
水滑石是一种具有层状结构的新型无机功能材料，化学式为[M1-x 2+Mx 3+(OH)2]x+(An-)x/n·mH2O，M2+表示二价金属离子，如Mg2+、Zn2+等，M3+表示三价金属离子，如Al3+、Fe3+，An-表示阴离子，如CO3 2-、NO3 -、Cl-等，x是M3+/(M2++M3+)的比，介于0.2～0.33之间。目前，利用该材料的吸附性能在水处理领域已有应用。水滑石没有固定的化学组成，其主体层板的金属元素种类及组成比例、层间阴离子的种类、二维孔道结构均可调节，从而得到不同性质和性能的新材料，且廉价易得，是一种极具研究潜力和应用前景的新型材料。利用L-谷氨酸锌铝水滑石和硝酸根锌铝水滑石复合材料吸附阴离子的的研究几乎没有。
谷氨酸，化学名称为α-氨基戊二酸，内含两个羧基，是一种酸性氨基酸。L-谷氨酸是谷氨酸的左旋体，天然存在的氨基酸均为L型对映体。
发明内容
本发明的目的是提供一种由L-谷氨酸锌铝水滑石和硝酸根锌铝水滑石形成的层状复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法。
本发明的目的是通过以下方式实现的。
一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法，该方法采用新制的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料吸附去除水中的硫酸根离子。
进一步地，所述L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的制备步骤如下：先将摩尔量比为2:1～4:1的Zn(NO3)2·6H2O与Al(NO3)3·9H2O完全溶于水中,得混合盐溶液；再将与Al(NO3)3·9H2O等摩尔量的L-谷氨酸完全溶于水中，得谷氨酸溶液；在N2保护，40℃～70℃水浴条件下，将混合盐溶液滴加入谷氨酸溶液中，强烈搅拌，用NaOH溶液控制反应过程中pH值为7.8～8.2；待滴加完毕后，静置陈化；洗涤，抽滤，40℃～70℃下烘干。
进一步地，所述L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料作为吸附剂应用于硫酸根离子的水溶液的处理中。
进一步地，该方法具体步骤为：取新制的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料加入硫酸根离子的水溶液中，搅拌，进行动态吸附，反应时间为5～60min。
进一步地，所述水溶液中硫酸根离子的初始浓度为50～150mg/L；硫酸根离子的水溶液初始pH值为2～10。
进一步地，所述L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的投加量与硫酸根离子的水溶液的体积比为0.8g/L～1.6g/L。
进一步地，所述方法中，吸附温度为20℃～40℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优点与技术效果：
(1)本发明的材料制备方法为共沉淀法，是一类最常用的方法，具有反应无需高温高热，操作简单，运行费用低、重复性效果好的优点。
(2)本发明材料的原料为Zn(NO3)2·6H2O，Al(NO3)3·9H2O和L-谷氨酸，廉价易得，成本低，污染小。
(3)本发明材料吸附硫酸根离子反应速度快，10min具有较大的吸附量，其它硫酸根离子的吸附材料反应时间大多都需要4h以上的时间。
(4)反应过程中出现自发的吸附-解析，本发明材料可重复利用。
(5)吸附操作方法简单，运行成本低。本发明材料具有相对广泛的适用范围，酸性和碱性以及不同浓度条件下都有较好的吸附性能。
(6)后处理简单，本发明材料密度大，沉降性能好，无需特殊分离手段就能实现固液分离。
附图说明
图1为实施例1得到的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的X射线衍射图。
图2为实施例1得到的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此
实施例1
L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的制备方法：称取26.73gZn(NO3)2·6H2O，11.25gAl(NO3)3·9H2O完全溶于120ml水中，溶液中金属离子的含量为1mol/L；称取4.41gL-谷氨酸溶于300ml水中，得到100mmol/L的谷氨酸溶液；称取40gNaOH溶于1L的水中，得到1mol/L的NaOH溶液。在N2保护，60℃水浴条件下，将Zn(NO3)2·6H2O和Al(NO3)3·9H2O的混合液逐渐滴加入谷氨酸溶液中，滴加过程中搅拌，用1mol/L的NaOH溶液控制反应过程中pH值为8。待滴加完毕后，静置陈化4h。用煮沸过的去离子水洗涤3次，过滤。将得到的沉淀物在60℃下干燥24h，研磨，得L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料。
实施例2
L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料结构表征。
(1)晶型：X射线粉末仪，型号为德国Bruker公司D8ADVANCE，实验条件为铜靶,入射线波长0.15418纳米,Ni滤波片,管压40KV,管流40mA,扫描步长0.02度，扫描速度0.1秒/步,扫描范围2°到70°，结果如图1所示，本发明材料X射线衍射图基线平稳，在2θ为6.8°，13.5°，20.5°，34°，60°有较强的衍射峰，表现出L-谷氨酸锌铝水滑石和硝酸根锌铝水滑石特征衍射峰，表明L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料晶相单一，晶体结构完整。
(2)定性分析：通过傅里叶转换红外光谱仪进行表征，检测波长范围为400cm-1到4000cm-1，结果如图2所示，在1635cm-1出现C＝O的伸缩振动特征峰，940cm-1出现OH弯曲振动特征峰，属于羧基的特征峰。在1161cm-1、1043cm-1和1108cm-1出现C-N的伸缩振动特征吸收峰，831cm-1出现NH弯曲振动吸收峰，属于氨基的特征峰。1385cm-1出现硝酸根的振动吸收峰。说明L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料制备成功。
实施例3
L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料吸附去除水中的硫酸根离子吸附实验，反应后的溶液稀释5倍后，通过戴安公司生产的ICS-90测定硫酸根离子的浓度。
(1)不同吸附剂含量下吸附量的测定:在温度为25℃，振荡速率为180rpm的条件下进行摇瓶实验，分别将0.16g，0.14g，0.12g，0.10g，0.08g新制的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料投加到100ml硫酸根离子初始浓度为125mg/L的水溶液中，反应时间为55min，结果见表1。实验结果表明，固液比为1.4g/L，吸附效果最好，吸附量达到279.74mmol/g。本实施结果表明，L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料投加量与硫酸根溶液体积比为1.4g/L时，最具有应用价值。
表1
| 吸附剂含量(g) | 固液比(g/L) | 吸附量(mmol/g) |
| 0.16 | 1.6 | 270.77 |
| 0.14 | 1.4 | 279.74 |
| 0.12 | 1.2 | 234.87 |
| 0.10 | 1.0 | 261.43 |
| 0.08 | 0.8 | 195.28 |
(2)不同初始pH值条件下吸附量的测定：在温度为25℃，振荡速率为180rpm的条件下进行摇瓶实验，分别将新制的0.1gL-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料投加到100ml硫酸根离子初始浓度为125mg/L，初始pH值为2，4，6，8，10的水溶液中，反应时间为55min，结果见表2。结果表明，pH值在4、6、8、10的条件下，L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料均具有良好的吸附性能，吸附量在215mmol/g～371mmol/g之间，并且有将溶液pH值调至6.3～6.5之间的作用。本实施结果表明，本发明具有广泛的适用性。
表2
| 初始pH值 | 吸附量(mmol/g) | 吸附后的pH值 |
| 2 | 76.97 | 2.88 |
| 4 | 370.27 | 6.36 |
| 6 | 215.13 | 6.41 |
| 8 | 292.68 | 6.47 |
| 10 | 310.81 | 6.37 |
(3)不同初始浓度条件下吸附量的测定：在温度为25℃，振荡速率为180rpm的条件下进行摇瓶实验，分别将0.1g新制的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料投加到100ml硫酸根离子初始浓度为50mg/L，75mg/L，100mg/L，125mg/L，150mg/L，反应时间为50min，结果见表3。结果表明，在溶液中硫酸根离子初始浓度50mg/L，75mg/L，100mg/L，125mg/L的条件下，L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的吸附量在224mmol/g～296mmol/g之间。在溶液中硫酸根离子初始浓度为50mg/L时，吸附量最大295.65mmol/g；溶液中硫酸根离子初始浓度为150mg/L时，吸附量降低至65.05mmol/g。
表3
| 初始浓度(mg/L) | 吸附量(mmol/g) |
| 50 | 295.65 |
| 75 | 251.53 |
| 100 | 259.14 |
| 125 | 224.11 |
| 150 | 65.05 |
(4)不同时间下吸附量的测定：在温度为25℃，振荡速率为180rpm的条件下进行摇瓶实验，将0.1g新制的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料投加到100ml硫酸根离子初始浓度为125mg/L，反应时间为5，10，15，20，25，30，35，40，45，50，55，60min，结果见表4。结果表明，反应10min，L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料吸附量达到最大583.81mmol/g。在整个反应过程中呈现吸附量上升-降低-上升-降低-上升-降低-上升的趋势。本实施结果表明，L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料具有吸附时间短，吸附效果好的特点。L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料出现自发的进行吸附-解析的现象，对于硫酸根离子的回收和材料的重复利用具有潜在应用价值。
表4
| 时间(min) | 吸附量(mmol/g) |
| 5 | 131.10 |
| 10 | 583.81 |
| 15 | 180.26 |
| 20 | 203.74 |
| 25 | 211.57 |
| 30 | 279.44 |
| 35 | 239.18 |
| 40 | 236.24 |
| 45 | 250.68 |
| 50 | 224.11 |
| 55 | 261.43 |
| 60 | 282.53 |
本发明材料与传统方法的效果、成本比较，见表5。
表5
| 吸附时间 | 吸附量 | 材料成本 | 处理成本 |
| (min) | (mmol/g) | (元/t) | (10-4元/gSO4 2-) | |
| 活性炭 | 30 | 282.80 | 6000 | 2.21 |
| 针铁矿 | 1440 | 208.33 | 1485 | 0.743 |
| 蒙脱石 | 300 | 93.75 | 3500 | 4.9 |
| 水滑石复合材料 | 10 | 538.81 | 5122 | 0.99 |
活性炭、针铁矿、蒙脱石的吸附时间和吸附量来源于参考文献，活性炭、蒙脱石、针铁矿的价格参照目前的市场价。L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的价格根据原料市场价格核算得到。Zn(NO3)2·6H2O，Al(NO3)3·9H2O，谷氨酸，氢氧化钠的价格分别为3500元/t,5000元/t，25000元/t，1700元/t，各占复合材料的49％，21％，8％，21％。L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的价格：3500元/t×49％+5000元/t×21％+25000元/t×8％+1700元/t×21％＝5122元/t。结果表明，综合吸附效果、运行成本、处理成本来看，L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料优于其他材料，具有广阔的应用价值。
Claims (7)
1.一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法，其特征在于，该方法采用新制的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料吸附去除水中的硫酸根离子。
2.根据权利要求1所述的一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法，其特征在于，所述L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的制备步骤如下：将摩尔量比为2:1~4:1的Zn（NO3）2·6H2O与Al（NO3）3·9H2O完全溶于水中,得混合盐溶液；将与Al（NO3）3·9H2O等摩尔量的L-谷氨酸完全溶于水中，得谷氨酸溶液；在N2保护，40℃~70℃水浴条件下，将混合盐溶液滴加入谷氨酸溶液中，搅拌，用NaOH溶液控制反应过程中pH值为7.8~8.2；待滴加完毕后，静置陈化；洗涤，抽滤，收集滤渣于40℃~70℃下烘干。
3.根据权利要求1所述的一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法，其特征在于，所述L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料作为吸附剂应用于硫酸根离子的水溶液的处理中。
4.根据权利要求1所述的一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法，其特征在于，该方法具体步骤为：取新制的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料加入硫酸根离子的水溶液中，搅拌，进行动态吸附，反应时间为5~60min。
5.根据权利要求4所述的一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法，其特征在于，所述水溶液中硫酸根离子的初始浓度为50~150mg/L；硫酸根离子的水溶液初始pH值为2~10。
6.根据权利要求4所述的一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法，其特征在于，所述新制的L-谷氨酸锌铝水滑石/硝酸根锌铝水滑石复合材料的投加量与硫酸根离子的水溶液的体积比为0.8g/L~1.6g/L。
7.根据权利要求4所述的一种层状结构的复合材料吸附去除水中硫酸根离子的方法，其特征在于，所述方法中，吸附温度为20℃~40℃。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107516016A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-26 | 华南理工大学 | 一种通过构建定量构效关系模型预测疏水性化合物的硅油‑空气分配系数的方法 |
| CN108479690A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-04 | 中国环境科学研究院 | 一种去除废水中硫氰酸根离子的吸附剂 |
| CN109692648A (zh) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 高效吸附水中硫酸根离子的吸附剂及其制备方法 |
| CN110479203A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 中北大学 | 一种甘氨酸改性FeMg-LDH及其制备和应用 |
| CN110876919A (zh) * | 2018-09-06 | 2020-03-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 高盐废水硝酸根吸附剂的制备方法 |
| CN110876921A (zh) * | 2018-09-06 | 2020-03-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 脱硫脱硝废水吸附剂的制备方法 |
| CN114230240A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-25 | 中化环境修复(上海)有限公司 | 稳定化治理钡渣的缓释材料及钡渣的稳定化治理方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1569671A (zh) * | 2003-07-24 | 2005-01-26 | 合肥工业大学 | 即时合成层状双氢氧化物的水处理方法 |
| JP2007244954A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Kyowa Chem Ind Co Ltd | 排水処理剤および排水中のフッ素イオンを低減させる方法 |
| CN101407356A (zh) * | 2008-10-31 | 2009-04-15 | 中南大学 | 一种废水中硫酸根的脱除方法 |
| CN101691520A (zh) * | 2009-10-14 | 2010-04-07 | 北京市科威华食品工程技术有限公司 | 核桃油精炼方法 |
-
2015
- 2015-09-08 CN CN201510567429.3A patent/CN105148850B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1569671A (zh) * | 2003-07-24 | 2005-01-26 | 合肥工业大学 | 即时合成层状双氢氧化物的水处理方法 |
| JP2007244954A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-09-27 | Kyowa Chem Ind Co Ltd | 排水処理剤および排水中のフッ素イオンを低減させる方法 |
| CN101407356A (zh) * | 2008-10-31 | 2009-04-15 | 中南大学 | 一种废水中硫酸根的脱除方法 |
| CN101691520A (zh) * | 2009-10-14 | 2010-04-07 | 北京市科威华食品工程技术有限公司 | 核桃油精炼方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| HONGMEI HE ET AL.: "High adsorption selectivity of ZnAl layered double hydroxides and the calcined materials toward phosphate", 《JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE》 * |
| 岑芳芳 等: "交换时间对离子交换法合成谷氨酸/锌铝层状双氢氧化物的结构和热稳定性的影响", 《应用化学》 * |
| 李冬梅 等: "焙烧水滑石吸附脱除水中硫酸根离子的研究", 《矿物学报》 * |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107516016A (zh) * | 2017-08-30 | 2017-12-26 | 华南理工大学 | 一种通过构建定量构效关系模型预测疏水性化合物的硅油‑空气分配系数的方法 |
| CN107516016B (zh) * | 2017-08-30 | 2021-01-19 | 华南理工大学 | 一种构模预测疏水性化合物的硅油-空气分配系数的方法 |
| CN109692648A (zh) * | 2017-10-20 | 2019-04-30 | 中国石油化工股份有限公司 | 高效吸附水中硫酸根离子的吸附剂及其制备方法 |
| CN108479690A (zh) * | 2018-04-23 | 2018-09-04 | 中国环境科学研究院 | 一种去除废水中硫氰酸根离子的吸附剂 |
| CN110876919A (zh) * | 2018-09-06 | 2020-03-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 高盐废水硝酸根吸附剂的制备方法 |
| CN110876921A (zh) * | 2018-09-06 | 2020-03-13 | 中国石油化工股份有限公司 | 脱硫脱硝废水吸附剂的制备方法 |
| CN110876921B (zh) * | 2018-09-06 | 2022-08-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 脱硫脱硝废水吸附剂的制备方法 |
| CN110876919B (zh) * | 2018-09-06 | 2022-08-12 | 中国石油化工股份有限公司 | 高盐废水硝酸根吸附剂的制备方法 |
| CN110479203A (zh) * | 2019-08-19 | 2019-11-22 | 中北大学 | 一种甘氨酸改性FeMg-LDH及其制备和应用 |
| CN114230240A (zh) * | 2021-11-15 | 2022-03-25 | 中化环境修复(上海)有限公司 | 稳定化治理钡渣的缓释材料及钡渣的稳定化治理方法 |
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| Publication number | Publication date |
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