二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备及应用.pdf

1、10申请公布号CN101993101A43申请公布日20110330CN101993101ACN101993101A21申请号201010507629722申请日20101015C01F7/0220060171申请人农业部环境保护科研监测所地址300191天津市南开区复康路31号72发明人梁学峰徐应明王林孙约兵臧运波孙扬秦旭74专利代理机构天津佳盟知识产权代理有限公司12002代理人侯力54发明名称二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备及应用57摘要一种二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备方法，以MGALLDH为基体，采用共沉淀方法将二乙烯三胺五乙酸引入层间平衡MGALLDH层板

2、正电荷，制备步骤为将六水氯化镁和六水氯化铝溶于水得溶液A；将二乙烯三胺五乙酸溶解于氨水得溶液B；将氨水用水稀释得溶液C；将三种溶液混合搅拌后静置陈化；将混合溶液冲洗、抽滤、收集凝胶滤饼，将其恒温、烘干后研磨即可，所制备的产物，可作为重金属吸附材料应用。本发明的优点是该吸附材料含有大量的活性功能基团，吸附效果好；使用时用量少即可取得较好的效果，成本低，无污染；主要用于重金属污染水体的修复，对于由铅镉等多种重金属元素引起的复合污染也有显著的效果。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN101993104A1/1页21一种二乙烯三胺五乙酸插层

3、层状双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于以MGALLDH为基体，采用共沉淀方法将二乙烯三胺五乙酸DTPA引入层间平衡MGALLDH层板正电荷，制备步骤如下1将六水氯化镁MGCL26H2O和六水氯化铝ALCL36H2O溶解于去离子水中，制成溶液A；2将二乙烯三胺五乙酸溶解于重量百分比浓度为25的氨水中，混匀均匀制成溶液B；3将重量百分比浓度为25的氨水用去离子水稀释后制成溶液C；4剧烈搅拌条件下，将溶液B与溶液C同时加入溶液A中制成混合液，将混合液搅拌20分钟后静置陈化60分钟；5将上述混合溶液转移至漏斗中，用去离子水冲洗、抽滤以去除过量氨水，收集漏斗中的凝胶滤饼至容器中；6将上述盛有凝胶的容器

4、置于烘箱中，在温度为80下恒温24小时；7将凝胶取出，65烘干，研磨后即得到二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物MGALDTPALDH。2根据权利要求1所述二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于所述溶液A中总盐浓度为05MOL/L，其中MG/AL摩尔数之比为21。3根据权利要求1所述二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于所述溶液B中二乙烯三胺五乙酸DTPA与重量百分比浓度为25的氨水的摩尔数之比为16。4根据权利要求1所述二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于所述溶液C中重量百分比浓度为25的氨水与与去离子水的体积之比为14。

5、5根据权利要求1所述二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备方法，其特征在于所述混合液中二乙烯三胺五乙酸DTPA与总盐浓度摩尔数之比为008251；重量百分比浓度为25的氨水与总盐浓度摩尔数之比为281。6一种如权利要求1所述制备的二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物，其特征在于作为重金属吸附材料应用。权利要求书CN101993101ACN101993104A1/3页3二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备及应用技术领域0001本发明涉及重金属吸附材料的制备技术，特别是一种二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备方法及作为重金属吸附材料的应用。背景技术0002重金属一般以天然浓

6、度广泛存在于自然界中，随着工农业生产的发展，大量重金属被排放到环境中。据不完全统计，目前全世界平均每年排放汞约15万吨、铜约340万吨、铅约500万吨、锰约1500万吨、镍约100万吨等，使很多区域的重金属浓度明显高于背景值。重金属进入环境后不能被生物降解，而往往是参与食物链循环，并最终在生物体内积累，破坏生物体的正常生理代谢活动，进而危害人体健康。废水中重金属离子处理方法常用的有1化学沉淀法、2吸附法、3气浮法、4氧化还原法、5离子交换法、6膜分离法等。这些方法中以化学沉淀法和吸附法应用最为广泛。0003层状双金属氢氧化物LAYEREDDOUBLEHYDROXIDES，LDHS是一种具有层状

7、结构的阴离子黏土ANIONICCLAY，又称类水滑石HYDROTALCITELIKECOMPOUNDS，HTLC，其晶体结构与水滑石相同。基本结构层是由MIIOH和MIIIOH八面体组成的，由于M2被M3所代替，层板带有正电荷，这种由晶体结构本身产生的电荷与外界条件如分散介质的PH、电解质等无关，称为永久正电荷或结构电荷。层板上过剩的正电荷由层间阴离子来平衡。层状双金属氢氧化物LDHS层间阴离子具有一定的迁移性和很强的可交换性，即处于结构层之间的阴离子可被环境中的其它无机或有机阴离子交换。层状双金属氢氧化物LDHS是带有结构正电荷且有较大比表面积的一类物质，因此有较好的吸附性能。未修饰的LDH

8、S可通过表面吸附或层间阴离子交换吸附水中带负电荷的物质，如CL、I等卤素离子，PO43、CRO42、ASO2、ASO43、CLO3、SEO32等无机含氧酸根离子和腐殖质、农药等有机物。然而研究LDHS与溶液中金属阳离子作用的研究相对较少。0004二乙烯三胺五乙酸DIETHYLENETRIAMINEPENLAACETICACID，DTPA为无色晶体，略溶于水，主要作为过渡金属及重金属离子螯合剂，而且是螯合剂中螯合能力最强的。但研究发现二乙烯三胺五乙酸DTPA能抑制植物的生长，使其生物量降低，叶绿素含量下降，同时降低了植物的根系活力，所以单独使用存在一定的风险和危害。发明内容0005本发明的目的是

9、针对上述存在问题，提供一种工艺简单、成本低、适用范围广、无二次污染且使用安全的二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备方法及作为重金属吸附材料的应用。0006本发明的技术方案0007一种二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的制备方法，以MGALLDH为基体，采用共沉淀方法将二乙烯三胺五乙酸DTPA引入层间平衡MGALLDH层板正电荷，其制备步骤如下说明书CN101993101ACN101993104A2/3页400081将六水氯化镁MGCL26H2O和六水氯化铝ALCL36H2O溶解于去离子水中，制成溶液A；00092将二乙烯三胺五乙酸溶解于重量百分比浓度为25的氨水中，混匀均匀制成溶液

10、B；00103将重量百分比浓度为25的氨水用去离子水稀释后制成溶液C；00114剧烈搅拌条件下，将溶液B与溶液C同时加入溶液A中制成混合液，将混合液搅拌20分钟后静置陈化60分钟；00125将上述混合溶液转移至漏斗中，用去离子水冲洗、抽滤以去除过量氨水，收集漏斗中的凝胶滤饼至容器中；00136将上述盛有凝胶的容器置于烘箱中，在温度为80下恒温24小时；00147将凝胶取出，65烘干，研磨后即得到二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物MGALDTPALDH。0015所述溶液A中总盐浓度为05MOL/L，其中MG/AL摩尔数之比为21。0016所述溶液B中二乙烯三胺五乙酸DTPA与重量百分比浓度为

11、25的氨水的摩尔数之比为16。0017所述溶液C中重量百分比浓度为25的氨水与与去离子水的体积之比为14。0018所述混合液中二乙烯三胺五乙酸DTPA与总盐浓度摩尔数之比为008251；重量百分比浓度为25的氨水与总盐浓度摩尔数之比为281。0019一种如所述制备的二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物，作为重金属吸附材料应用。0020本发明制备二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物的化学反应式为067MG2033AL30066DTPA52OHMG067AL033OH2DTPA0066。0021本发明具有如下优点1吸附效果好本发明制备的重金属吸附材料MGALDTPALDH，含有大量的活性功能基

12、团，可通过化学吸附等表面络合反应吸附重金属，经试验证明MGALDTPALDH对铅具有较好的吸附效果，2用量少、易推广该吸附材料在投加量较少的情况下即可取得较好的效果，成本较低，不会产生二次污染，易被社会接受；3适用范围广该吸附材料主要用于重金属污染水体的修复，对于由铅镉等多种重金属元素引起的复合污染也有显著的效果，同时使用方法简单，可以大规模推广应用。附图说明0022图1为MGALDTPALDH的结构示意图。0023图2为PB2在MGALDTPALDH上的吸附等温线。0024图3为PB2在MGALDTPALDH上吸附动力学。0025图4为MGALDTPALDH吸附PB2的缓冲能力。具体实施方式

13、0026实施例1MGALDTPALDH的制备0027称取13563GMGCL26H2O和8048GALCL36H2O，搅拌条件下溶解于2000ML去离子水中；称取3245GDTPA，加入37ML重量百分比浓度为25的氨水溶液，混匀备用；量说明书CN101993101ACN101993104A3/3页5取210ML25氨水，加入840ML去离子水稀释后备用；剧烈搅拌条件下，将已配置好的DTPA溶液和氨水溶液加入混合盐溶液，剧烈搅拌20分钟后再静置陈化60分钟；将混合溶液转移至布氏漏斗中，用去离子水反复冲洗并抽滤8次以去除过量氨水，收集布氏漏斗中凝胶滤饼至广口瓶中，置于烘箱中恒温80，24小时后将

14、广口瓶中凝胶取出，65烘干，研磨后即得到二乙烯三胺五乙酸插层层状双金属氢氧化物MGALDTPALDH。0028实施例2MGALDTPALDH吸附水溶液PB2的应用0029配置一系列不同PB2浓度的溶液作为工作液，分别量取50ML置于100ML离心管中，称取MGALDTPALDH005G分别加入已经添加PB2污染工作液的离心管中，MGALDTPALDH与污液比1G/L，恒温震荡12H，高速离心后取上层清液，用原子吸收分光光度计测定溶液中PB2浓度，根据工作液中PB2浓度前后浓度差计算MGALDTPALDH的吸附量。0030结果显示MGALDTPALDH对溶液中PB污染具有良好的吸附效果，如图2所

15、示，其吸附等温线符合FREUNDLICH吸附等温线，其饱和吸附量约为PB160MG/G。0031MGALDTPALDH吸附PB2动力学实验0032分别配制浓度为200MG/LPB2溶液溶液500ML，转移至1000ML烧杯中，设置MGALDTPALDH与溶液比为1G/L，剧烈搅拌条件下分别加入精确称量的MGALDTPALDH05G并计时开始，在不同时刻取样滤膜过滤后测定PB2浓度，计算吸附量，绘图时间与吸附量关系。0033如图3所示，MGALDTPALDH与PB2在溶液中反应迅速，200MIN内即达到平衡，响应时间极短。0034MGALDTPALDH吸附PB2缓冲能力实验0035配置一系列相同

16、PB2浓度，不同初始PH值的溶液作为工作液，分别量取50ML置于100ML离心管中，称取MGALDTPALDH005G分别加入已经添加PB2污染工作液的离心管中，MGALDTPALDH与污液比1G/L，恒温震荡12H，高速离心后取上层清液，用原子吸收分光光度计测定溶液中PB2浓度，根据工作液中PB2浓度前后浓度差计算MGALDTPALDH的吸附量。0036如图4所示，MGALDTPALDH具有较强的缓冲能力，不同PH条件下吸附量无明显差异。说明书CN101993101ACN101993104A1/2页6图1图2说明书附图CN101993101ACN101993104A2/2页7图3图4说明书附图CN101993101A