一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，以含銅廢水中銅為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，按照Cu:Al=1.5～5:1de摩爾比投入含鋁類(lèi)添加劑，在常溫下攪拌反應(yīng)8～96小時(shí)，分離出沉淀物，沉淀物在80～500℃條件下烘干，得到銅鋁類(lèi)水滑石。本發(fā)明的方法工藝條件溫和，常溫、常壓沒(méi)有特殊工藝要求，合成過(guò)程中沒(méi)有能源消耗，節(jié)能；對(duì)廢水水質(zhì)沒(méi)有特殊要求，合成條件廣，本發(fā)明以廢治廢，清潔環(huán)保有效地治理了廢水保護(hù)了環(huán)境，給工業(yè)化生產(chǎn)銅鋁類(lèi)水滑石提供了新工藝。
【專利說(shuō)明】一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用含銅廢水生產(chǎn)銅鋁類(lèi)水滑石的方法，屬于環(huán)境保護(hù)、中水回用、功能納米【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]水滑石類(lèi)化合物包括水滑石和類(lèi)水滑石，其主體一般由兩種金屬的氫氧化物構(gòu)成，又稱為層狀雙羥基復(fù)合金屬氧化物(Layered Double Hydroxide, LDH)。
[0003]到目前為止，水滑石類(lèi)化合物的制備主要有以下幾種方法:
1.共沉淀法
水滑石最常用的合成方法就是共沉淀法，即在一定溫度下用構(gòu)成水滑石層的金屬離子的混合溶液和堿溶液混合發(fā)生共沉淀來(lái)制備LDHs。
[0004]2.離子交換法 當(dāng)金屬離子在堿性介質(zhì)中不穩(wěn)定，共沉淀法無(wú)法進(jìn)行時(shí)，可采用離子交換法。離子交換法是從給定的水滑石出發(fā)，將給定水滑石浸泡在含有目標(biāo)水滑石中的陰離子的溶液中，通過(guò)目標(biāo)陰離子與水滑石原有層間陰離子的交換作用，形成新的柱層。
[0005]3.鹽一氧化物合成法
該方法是1977年由boehn等提出，其制備方法是，將氧化物懸浮液與過(guò)量的氯化物水溶液在室溫反應(yīng)數(shù)天，得到組成為水滑石產(chǎn)物。用此方法制備LDHs是一種簡(jiǎn)單的固一液反應(yīng)。
[0006]4.誘導(dǎo)水解法
這種方法是將三價(jià)金屬的氫氧化物的懸濁液添加到二價(jià)金屬的鹽溶液中，劇烈攪拌下滴加(酸或堿)溶液以保持一定的PH值。
[0007]5.焙燒還原法
這一方法是建立在LDHs “記憶效應(yīng)”(memoryeffect)特性基礎(chǔ)上的制備方法。將在一定溫度下焙燒過(guò)的水滑石加入到含目標(biāo)陰離子的水溶液或置于蒸氣氛圍中，將發(fā)生LDHs層柱結(jié)構(gòu)的重建，陰離子和水分子進(jìn)入層間，形成新的LDHs。
[0008]6.溶膠一凝膠法
Prine等采用溶膠一凝膠法合成了有機(jī)陰離子水滑石。其合成反應(yīng)是金屬烷氧基化合物在HCI水溶液中的水解。這種方法制備的產(chǎn)物與其它方法法制備的產(chǎn)物在形態(tài)特征，熱分解過(guò)程上都有所不同，焙燒所得復(fù)合氧化物的比表面積比共沉淀法合成產(chǎn)品要高10%。但由于此法為有機(jī)反應(yīng)，副反應(yīng)使得產(chǎn)率并不高；晶體形貌不完整；團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重；而且有機(jī)金屬化合物，有毒、價(jià)格昂貴，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)；故此法并不適合所有的類(lèi)水滑石的合成。
[0009]7.水熱合成法
水熱合成法，類(lèi)似于將硫酸鎂、硫酸鋁混合溶液和堿溶液迅速混合生成白色漿液，將漿液倒入高壓反應(yīng)釜中，再將反應(yīng)釜放入到不同溫度的烘箱內(nèi)晶化得到一系列水滑石。[0010]8.微波合成法
跟共沉淀法相似，將堿溶液和鹽溶液混合攪拌制備漿液。然后，將漿液置入微波爐中，高溫晶化十幾分鐘，洗滌、過(guò)濾、烘干得水滑石。
[0011]目前最常用也是最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的是共沉淀法，例如陳慧琴等[CuAl水滑石的合成及其催化活性，合成化學(xué)，2007年第15卷第2期，233-23頁(yè)]以硝酸鋁和硝酸銅為原料采用共沉淀法制備得到了碳酸根離子柱撐CuAl水滑石，由于Cu2+導(dǎo)致了明顯的Jahn-Teller效應(yīng)，難以得到結(jié)晶度良好的產(chǎn)物。龐秋云[銅鋁類(lèi)水滑石的制備及吸附性能研究，曲阜師范大學(xué)碩士學(xué)位論文，2009年4月]以氯化銅和硝酸鋁為原料采用水熱法制備得到了銅鋁類(lèi)水滑石，水熱法制備的水滑石可以基本區(qū)分出為六邊形片狀結(jié)構(gòu)，但是團(tuán)聚現(xiàn)象較嚴(yán)重。這是由于CuAl類(lèi)水滑石穩(wěn)定性要比MgAl類(lèi)低，晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的高溫高壓條件導(dǎo)致少量CuO晶體偏析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種用含銅廢水生產(chǎn)銅鋁類(lèi)水滑石的方法，具有經(jīng)濟(jì)、環(huán)保和實(shí)用的特點(diǎn)。
[0013]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，以含銅廢水中銅為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，按照CikAI=L 5~5:1de摩爾比投入含鋁類(lèi)添加劑，在常溫下攪拌反應(yīng)8~96小時(shí)，分離出沉淀物，沉淀物在80~500°C條件下烘干，得到銅鋁類(lèi)水滑石。
[0014]進(jìn)一步的，所述的含銅廢水包括有機(jī)銅廢水、無(wú)機(jī)銅廢水和有機(jī)無(wú)機(jī)混合廢水。
[0015]進(jìn)一步的，所述的有機(jī)銅包括乙酸銅，所述的無(wú)機(jī)銅為硫酸銅、氯化銅或氧化銅中的一種。
[0016]進(jìn)一步的，所述的含鋁類(lèi)添加劑包括氧化鋁及其相對(duì)應(yīng)的鹽。
[0017]進(jìn)一步的，所述的含鋁類(lèi)添加劑為三氧化二鋁、氯化鋁、堿式氯化鋁、硫酸鋁和硝酸鋁中的一種。
[0018]進(jìn)一步的，以含銅廢水中銅為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，按照Cu:Al=2~4:1的摩爾比投入含鋁類(lèi)添加劑。
[0019]進(jìn)一步的，常溫下攪拌反應(yīng)時(shí)間為12~48小時(shí)。
[0020]進(jìn)一步的，所述的分離出沉淀物采用的分離方式包括:自然沉降、離心分離、壓濾分離、抽濾分離、膜分離、直接噴霧干燥。
[0021]進(jìn)一步的，沉淀物烘干溫度為120~270°C。
[0022]本發(fā)明的有益效果
1、本發(fā)明的方法以廢治廢，清潔環(huán)保；
2、本發(fā)明的方法工藝條件溫和，常溫、常壓沒(méi)有特殊工藝要求，合成過(guò)程中沒(méi)有能源消耗，節(jié)能；
3、本發(fā)明的方法對(duì)廢水水質(zhì)沒(méi)有特殊要求，合成條件廣，pH=4~12，由于水滑石具有良好的吸附性能，可以在合成水滑石的同時(shí)吸附凈化含鎳廢水。
【具體實(shí)施方式】[0023]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，以含銅廢水中銅為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，按照Cu:Al=l.5~5:1de摩爾比投入含鋁類(lèi)添加劑，在常溫下攪拌反應(yīng)8~96小時(shí)，分離出沉淀物，沉淀物在80~50(TC條件下烘干，得到銅鋁類(lèi)水滑石。
[0025]實(shí)施例1
在含銅lg/Ι、含氰1.12mg/l、pH=9的電鍍廢水中，攪拌條件下緩慢倒入銅鋁摩爾比為2.5:1的高鋁礦渣粉(Al2O3 ≤50%)，常溫?cái)嚢?4小時(shí)，自然沉降12小時(shí)，固液分離，上層水液中Cu2+ ≤ 0.005mg/l、Cf ≤0.0025mg/l ;固體沉降物270°C烘干24小時(shí)，經(jīng)XRD檢測(cè)為含CuO、CuAlO2, Ca(OH)2等的層狀化合物，即類(lèi)水滑石。
[0026]實(shí)施例2
在含銅lg/1、PH=5的廢水中，攪拌條件下緩慢加入銅鋁摩爾比為3:1的CA50，常溫?cái)嚢?8小時(shí)，自然沉降12小時(shí)，固液分離，上層水液中Cu2+ ( 0.002mg/l, pH=8 ;固體沉降物180°C烘干24小時(shí)，經(jīng)XRD檢測(cè)為含Cu (OH) 2、CuAlO2、Ca (OH) 2等的層狀化合物。
[0027]上述實(shí)施 例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思和保護(hù)范圍進(jìn)行限定，本發(fā)明的普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍中。
【權(quán)利要求】
1.一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，其特征在于:以含銅廢水中銅為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，按照Cu:Al=L 5~5:1de摩爾比投入含鋁類(lèi)添加劑，在常溫下攪拌反應(yīng)8~96小時(shí)，分離出沉淀物，沉淀物在80~500°C條件下烘干，得到銅鋁類(lèi)水滑石。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，其特征在于:所述的含銅廢水包括有機(jī)銅廢水、無(wú)機(jī)銅廢水和有機(jī)無(wú)機(jī)混合廢水。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，其特征在于:所述的有機(jī)銅包括乙酸銅，所述的無(wú)機(jī)銅為硫酸銅、氯化銅或氧化銅中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，其特征在于:所述的含鋁類(lèi)添加劑包括氧化鋁及其相對(duì)應(yīng)的鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，其特征在于:所述的含鋁類(lèi)添加劑為三氧化二鋁、氯化鋁、堿式氯化鋁、硫酸鋁和硝酸鋁中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，其特征在于:以含銅廢水中銅為計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，按照Cu:Al=2~4:1的摩爾比投入含鋁類(lèi)添加劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，其特征在于:常溫下攪拌反應(yīng)時(shí)間為12~48小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，其特征在于:所述的分離出沉淀物采用的分離方式包括:自然沉降、離心分離、壓濾分離、抽濾分離、膜分離、直接噴霧干燥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用含銅廢水制備銅鋁水滑石的方法，其特征在于:沉淀物烘干溫度為120~270°C。
【文檔編號(hào)】C01G3/00GK104030337SQ201410270898
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月18日
【發(fā)明者】方曉亮, 王星礫, 佘衛(wèi)民, 佘遠(yuǎn)春, 趙雪松 申請(qǐng)人:江蘇隆昌化工有限公司, 廈門(mén)大學(xué)