一种铅离子吸附用改性水滑石及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水滑石，具体涉及一种铅离子吸附用改性水滑石及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着工业的快速发展，水污染已经成为一个全球性的环境问题，主要来源于塑料、电镀、造纸、化肥等行业排放的工业废水，而废水中最严重的有害物质是重金属污染。众所周知，重金属不能被生物所降解，具有剧毒和高度致癌性。它在生态系统中具有很强的持久性，很容易通过日常的饮用水在人体内积累，从而对人体健康造成严重危害。铅又是工业废水中常见的重金属之一，能够对人的神经系统、大脑、消化系统和免疫系统产生有害影响。因此，对于去除工业废水中的铅离子重金属污染迫在眉睫。

2、在众多的去除重金属技术中，吸附法具有成本低、投入少、操作简便的优点，而且去除离子高效快速而得到广泛应用。目前，常见的吸附剂主要有矿物质(蒙脱石、层状双氢氧化物)、生物质材料(小麦秸秆、藻类)、碳基材料(活性炭、氧化石墨烯、碳纳米管)等。其中，层状双氢氧化物(ldhs)具有较大的比表面积、带正电荷层和可交换的插层阴离子，通过层间阴离子交换和静电吸引对阴离子具有优异的吸附特性，是一种很有前途的吸附剂。但是，纯粹ldh存在层中官能团相对较少且容易团聚的问题，这极大地限制了其去除重金属的能力。因此，很有必要克服纯粹ldh的局限性，对此，本发明提出一种铅离子吸附用改性水滑石及其制备方法和应用，来增大其吸附重金属的潜力。

3、有机膦酸盐是最有前途的有机络合和螯合剂，能和许多金属离子有很强的络合作用，因其无毒或者低毒，对环境友好，可以用于去除重金属。同时，其结构中含有p＝o双键，在900～1200cm～1有明显的红外吸收带，与夜晚地热辐射波段相吻合，用于功能性薄膜中有巨大的潜力。本发明进一步开发了有机膦酸盐插层水滑石的不同功能性，用于提高对污水中铅离子的吸附能力。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种铅离子吸附用改性水滑石及其制备方法和应用，选择乙二胺四甲叉膦酸盐有机膦酸盐作为阴离子插层到水滑石层间，增强了水滑石的吸附性能，去除重金属铅离子高效快速。

2、为达上述目的，本发明提供了一种铅离子吸附用改性水滑石的应用，所述铅离子吸附用改性水滑石化学式是：zn2+1-xal3+x(oh)2(edtmps)·h2o，其中edtmps表示乙二胺四甲叉膦酸钠。所述铅离子吸附用改性水滑石置于含铅离子的废水溶液中，所述铅离子吸附用改性水滑石在所述废水溶液中的浓度为0.2～1.2g/l。

3、优选的，具体应用步骤为：

4、1)称取一定量的铅离子吸附用改性水滑石置于含铅离子的废水溶液中,稀硝酸调节含铅离子溶液的ph为2～5；

5、2)将所述铅离子吸附用改性水滑石在室温振荡20～30h使其达到吸附平衡，吸附完毕后用0.45μm微孔滤膜过滤得到澄清明亮的滤液。

6、优选的，所述铅离子吸附用改性水滑石的吸附容量在107～109mg/g，去除率为85.60％～87.20％。进一步优选的，所述铅离子吸附用改性水滑石的用于工业废水铅离子的吸附，最大吸附量为108.52mg/g，去除率为86.82％。

7、本发明还提供了一种铅离子吸附用改性水滑石的制备方法，用于制备上述的铅离子吸附用改性水滑石，所述铅离子吸附用改性水滑石由乙二胺四甲叉膦酸钠插层水滑石制得，制备步骤如下：

8、s1：制备出水滑石前驱体；

9、s2：配制预定浓度的乙二胺四甲叉膦酸钠溶液；

10、s3：将所述水滑石前驱体分散于去离子水中制成悬浮液，将所述乙二胺四甲叉膦酸钠溶液缓慢滴定至悬浮液中，于恒温条件下在氮气中晶化预定时间，过滤后用去离子水洗涤至洗涤液ph在7左右，离心干燥得到所述铅离子吸附用改性水滑石。

11、优选的，所述水滑石前驱体制备步骤为：将zn(no3)2·6h2o和al(no3)3·9h2o按预定比例溶于去离子水中配成第一混合液；另将naoh溶于去离子水中配成预定浓度的naoh溶液，然后将naoh溶液缓慢滴加到第一混合液中直到ph为中性，在90℃条件下晶化66h，然后过滤洗涤至滤液ph约为7，干燥得到所述水滑石前驱体。

12、优选的，所述乙二胺四甲叉膦酸钠溶液浓度为0.05～3mol/l。

13、优选的，s3中在110℃条件下晶化时间为16h。

14、本发明还提供了一种铅离子吸附用改性水滑石，所述铅离子吸附用改性水滑石是由上述制备方法制得。

15、本发明的有益效果：本发明采用乙二胺四甲叉膦酸钠对水滑石进行改性，相对未改性的水滑石，具有更高的吸附能力，增强了水滑石的吸附性能，将改性后的水滑石应用与废水中铅离子吸附，从而达到高效去除重金属铅离子的目的，对重金属污染领域具有广阔的应用前景。本发明通过将乙二胺四甲叉膦酸钠插层进入水滑石中，可使改性后的水滑石表面积大大增加，从而提供更多的吸附金属的结合位点，且乙二胺四甲叉膦酸钠属于有机膦酸盐，具有很强的螯合作用和对铅离子有静电吸引力，因此极大地改善了水滑石对重金属的吸附能力，可以提高废液中铅离子的去除率。且该应用方法操作简便，具有成本低、投入少和铅离子去除高效的特点，便于推广使用。

1.一种铅离子吸附用改性水滑石的应用，其特征在于，所述铅离子吸附用改性水滑石化学式是：zn2+1-xal3+x(oh)2(edtmps)·h2o，其中edtmps表示乙二胺四甲叉膦酸钠；所述铅离子吸附用改性水滑石置于含铅离子的废水溶液中，所述铅离子吸附用改性水滑石在所述废水溶液中的浓度为0.2～1.2g/l。

2.根据权利要求1所述的铅离子吸附用改性水滑石的应用，其特征在于，具体应用步骤为：

3.根据权利要求2所述的铅离子吸附用改性水滑石的应用，其特征在于，所述铅离子吸附用改性水滑石的吸附容量在107～109mg/g，去除率为85.60％～87.20％。

4.一种铅离子吸附用改性水滑石的制备方法，用于制备上述权利要求1～3任意一项所述的铅离子吸附用改性水滑石，其特征在于，所述铅离子吸附用改性水滑石由乙二胺四甲叉膦酸钠插层水滑石制得，制备步骤如下：

5.根据权利要求4所述的铅离子吸附用改性水滑石的制备方法，其特征在于，所述水滑石前驱体制备步骤为：将zn(no3)2·6h2o和al(no3)3·9h2o按预定比例溶于去离子水中配成第一混合液；另将naoh溶于去离子水中配成预定浓度的naoh溶液，然后将naoh溶液缓慢滴加到第一混合液中直到ph为中性，在90℃条件下晶化66h，然后过滤洗涤至滤液ph约为7，干燥得到所述水滑石前驱体。

6.根据权利要求5所述的铅离子吸附用改性水滑石的制备方法，其特征在于：所述乙二胺四甲叉膦酸钠溶液浓度为0.05～3mol/l。

7.根据权利要求6所述的铅离子吸附用改性水滑石的制备方法，其特征在于：s3中在110℃条件下晶化时间为16h。

8.一种铅离子吸附用改性水滑石，其特征在于，所述铅离子吸附用改性水滑石是由上述权利要求6所述的制备方法制得。