LDHs及其复合材料处理重金属废水的研究进展

面对水体中威胁人类健康的重金属污染,研制吸附效率高、成本低、绿色无污染且对多种重金属离子具有吸附效果的吸附剂是国内外学者共同努力的一个重要方向.层状双氢氧化物(LDHs)是一类具有较大比表面积和较高阴离子交换容量的层状结构化合物,在重金属废水处理方面具有潜在吸附优势.基于前人的研究,分别综述了部分层状双氢氧化物及其复合材料在处理废水中重金属阳离子、重金属阴离子及类金属离子方面的研究进展;在此基础上,总结了层状双氢氧化物及其复合材料在处理重金属废水过程中的作用机理.对开发研制高效、经济、可再生的用于处理含多种重金属离子废水的层状双氢氧化物类吸附剂具有参考价值.     

水滑石催化剂及其酸碱协同催化反应

层状双金属氢氧化物是一类层状阴离子材料,因其金属阳离子的灵活可调性和层间阴离子的易交换性,使得该材料具有酸碱可调特性,在催化领域具有广泛应用前景。介绍水滑石类材料的结构特性,通过焙烧再水合、插层、掺杂、拓扑变换等多种方式改变其结构和组成,调节酸碱类型与强度,提高协同催化反应活性、选择性和稳定性。综述其在多相催化反应中作为酸碱位点的作用机理以及应用现状,展望水滑石酸碱协同催化反应的发展趋势。     

层状双金属氢氧化物去除废水中重金属的研究

针对燃煤电厂脱硫废水中存在多种重金属离子的水质特点，采用模拟废水研究了层状双金属氢氧化物（LDHs）对重金属的去除效果和去除机理。采用共沉淀法制备了弗里德尔盐（Fs）和钙矾石（Ett）2种LDHs重金属吸附剂，探究了其投加量、废水初始pH和废水中共存离子对重金属去除效果的影响，结合动力学研究，阐释了LDHs对重金属的吸附机理。结果表明：当Ett和Fs投加质量浓度分别为0.15、0.07 g/L时，模拟废水中Zn（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Pb（Ⅱ）、Cr（Ⅵ）的去除率均可达90%以上；当废水初始pH>5.0时，重金属去除率较为理想，均在80%以上，最佳pH为9.0；模拟废水中的共存离子对LDHs去除重金属存在干扰，但增加吸附剂投加量，废水中重金属残余量均能满足DL/T 997—2020排放标准；机理研究表明，LDHs可通过表面沉淀和同构取代实现对重金属阳离子的快速吸附，通过表面吸附和层间离子交换实现对重金属阴离子的高效去除。     

层状双金属氢氧化物的制备及其在处理阴离子污染物方面的应用

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类由带正电荷的金属氢氧化物和层间填充可交换的阴离子所构成的层柱状化合物.近年来,其在水处理方面的应用受到广泛的关注.本文综述了层状双金属氢氧化物的制备方法及其在处理废水中阴离子污染物方面的应用,并对今后的研究方向进行了展望.     

层状双金属氢氧化物在有机污染物吸附方面的应用

层状双金属氢氧化物(LDHs)因其独特的层状结构、较高的阴离子交换容量等优点,作为吸附剂在水环境污染中的治理日益受到重视,其中有关LDHs对有机污染物吸附的研究已有广泛报道。综述了LDHs及其焙烧产物层状双金属氧化物LDO去除有机物的种类以及影响吸附和离子交换过程的各项因素,包括材料的组成和结构、pH、温度、共存竞争物质等。除此之外,还进行了LDHs去除有机污染物的机理探讨。     

以煤矸石为铝源制备镁铝层状双金属氢氧化物

以煤矸石为铝源,经机械活化、热活化、酸浸提、制备了一水软铝石,再通过共沉淀法合成Mg-Al层状双金属氢氧化物.采用XRD、FT-IR和SEM等手段对合成样品进行分析和表征.结果表明:煤矸石在热活化温度为700 ℃、浸取温度为100 ℃、浸取时间为150 min、助溶剂/样品质量比为2∶10、硫酸浓度为4 mol/L、液固比为15∶1时,Al2O3浸取率为0.937.共沉淀法制备Mg-Al层状双金属氢氧化物在Mg与Al物质的量比为2∶1,pH值为10,反应温度为60 ℃时,得到层间距d(003)为0.798 nm的镁铝层状双金属氢氧化物.     

层状双金属氢氧化物去除水中污染物研究进展

介绍了层状双金属氢氧化物的主要制备方法,共沉淀法、水热合成法、离子交换法、结构重建法和诱导水解法等,分析了不同制备方法合成的层状双金属氢氧化物的性质,包括结晶度、分散性以及可重生性能等;总结了层状双金属氢氧化物去除溶液中金属、阴离子、有机污染物的机理和能力。对未来的研究方向进行了展望,认为研究新的合成方法,将层状双金属氢氧化物原位生在其他材料上形成新的复合材料,是今后的研究重点。     

铝盐沉淀法制备低堆比假一水软铝石的研究

研究了铝盐沉淀法制备假-水软铝石过程中各因素对水合产物物性的影响规律。提出了制备低堆比的高纯假-水软铝石的方法。用NH4HCO3或(NH4)2CO3溶液做洗涤介质有效降低了假-水软铝石中的杂质含量。采用加入晶种的方法制备了低堆比、含有大孔的假-水软铝石。     

用弗雷德盐沉降去除水体中镉的絮凝形态

用微/纳结构的弗雷德盐乳液作吸附-絮凝剂以絮凝法去除水体中重金属镉。结果表明,弗雷德盐絮凝沉降镉的去除率达97.8%。背散射与点能谱的研究表明,弗雷德盐在水处理过程中经历了溶解-再结晶,形成稳定性更高的六方柱形方解石和无定型氢氧化铝。水体中部分镉离子吸附或共沉淀在六方柱形方解石表面;另有部分镉离子吸附或共沉淀在水解生成的无定形氢氧化铝胶体中。XRD谱图比较证实,还有部分镉以类质同象取代方解石中的钙进入晶格。     

Ca-Al层状双氢氧化物的合成与应用研究

Ca-Al层状双氢氧化物(Ca-Al-LDHs)具有特殊的层状结构、热稳定性、离子交换性、酸碱双功能等特性,能够形成Ca-Al类水滑石或水铝钙石结构,焙烧后衍生的Ca O基复合金属氧化物具有丰富的孔结构、较强的碱性等性质。因此,Ca-AlLDHs可广泛应用于吸附剂、PVC稳定剂、固体碱催化剂以及缓释剂等领域。本文简要论述了Ca-Al类水滑石与水铝钙石结构的差异性,制备方法以及在多种领域中的应用。     

木质素基重捕剂处理含砷酸性废水研究

以碱木质素为基体通过Mannich反应、二硫化碳加成合成新型重金属捕集剂（重捕剂）N-亚甲基碱木质素-N′-二硫代氨基甲酸己二胺钠盐（Lig-DTC）,用于螯合含砷酸性废水中的重金属,经絮凝以沉淀形式析出,处理后的酸性水可以回用。以酸性废水重金属离子剩余质量浓度为评价标准,通过正交实验和单因素实验对重捕剂加入量、反应时间、溶液pH、絮凝剂投加量等因素进行考察。得到最佳工艺条件（以100 mL废水计）：在不调节废水酸性情况下,Lig-DTC用量为60 mg,反应时间为15 min,聚丙烯酰胺（阴离子型PAM,质量分数为0.1%）用量为1.1 mL,静置时间为30 min。在此条件下,残余重金属离子质量浓度达到处理要求,酸性废水可以进入系统循环回用。     

重金属在水泥窑协同处置的净浆硬化体中的分布及形态

通过欧共体标准物质局（European Community Bureau of Reference）提出的一种三级4步提取法（BCR）,分析了垃圾焚烧飞灰和经水泥窑协同处置的净浆硬化体中重金属的分布和形态。探究了随水化反应的进行,其重金属形态转化的趋势。结果表明,重金属主要分布在氢氧化钙、水化硅酸钙（C-S-H）、钙矾石（AFt）和未水化的水泥熟料中。随着水化反应的进行,Zn、Cu、Cr、Cd和Mn皆有向迁移能力较强的形态转化的趋势,其中Cr和Cd的转化趋势较为明显。与垃圾焚烧飞灰相比,重金属通过水泥窑高温煅烧和水化反应,其迁移能力较强的形态占比明显减少。     

由磷石膏微波辐照制备羟基磷酸钙

以工业废弃物磷石膏为原料,结合微波辐照技术制备了具有较高纯度和结晶度的羟基磷酸钙(HAP)。考察了EDTA添加量,微波功率,反应时间及反应温度对产物形貌和形态的影响。其结果显示当Ca2+/EDTA比例为1:1.5时,所制备的HAP具有较高的纯度和发达的孔隙。当微波功率为500W,辐照时间4h,反应温度50℃时,所制备的HAP具有最佳的结晶性。所制备的HAP在治理重金属离子及F-污染水体方面具有广泛的潜在用途。     

糠醛席夫碱除去水中的重金属离子

由于重金属只能转化迁移不能降解的性质,废水中重金属的去除一直困扰着人们。近年来,研究较多的为利用金属捕集剂来处理含重金属离子废水。本文首先合成了糠醛双席夫碱N,N’-双(2-呋喃甲醛亚胺基乙基)-2,6-吡啶二甲酰胺(IIa),利用其与金属反应生成具有较高稳定性且不溶于水的螯合物的性质,进行了模拟废水中重金属离子的去除实验。     

CaO在污染底泥中的稳定效果研究及改良

向受重金属污染的底泥中分别添加CaO、Ca（OH）2和CaO与膨润土混合的改良稳定剂,通过振荡脱附和淋溶试验,评价CaO和CaO与膨润土混合的稳定剂对重金属的稳定效果和影响因素。试验结果表明,过量投加CaO,会使底泥的pH值升高,较高的pH值会让Cu、Pb、Cr等金属由沉淀转变为金属酸根,重新释放进入水体中;CaO与膨润土混合的改良稳定剂,在pH值分别为7.0及5.0条件下,对重金属均有较好的稳定效果。     

C-S-H凝胶对Cd2+、Zn2+和Cu2+的吸附固化作用

以分析纯Ca(NO3)2·4H2O、Na2SiO3·9H2O和重金属硝酸盐为原料,通过溶液反应法分别制备钙硅比为0.8和1.8的纯净及含Cd2+、Zn2+和Cu2+的C-S-H凝胶,研究了C-S-H凝胶在形成过程中对三种重金属离子的吸附固化作用.结果表明,两种钙硅比的C-S-H凝胶均能吸附固化Cd2+、Zn2+和Cu2+,重金属离子较易进入低钙硅比C-S-H凝胶夹层结构中,可以置换高钙硅比C-S-H凝胶结构中的Ca2+,在水化液相中形成Ca(OH)2.C-S-H凝胶对Cd2+和Cu2+的固化能力好于对Zn2+的,低钙硅比C-S-H凝胶对Zn2+的吸附固化作用优于高钙硅比C-S-H凝胶.     

不同高吸水性树脂吸附金属离子的研究

本文共制备两种吸水树脂:一种以丙烯酸(AA)为单体,采用过硫酸钾(KSP),硝酸铈铵(CAN)为复合引发剂,N-N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,加入羧甲基纤维素(CMC)接枝共聚制备纤维素类吸水树脂;另一种则用相同浓度的单体,引发剂,交联剂,反应条件下制备聚丙烯酸类吸水树脂。通过对两种吸水树脂吸附重金属离子如Na+、Li+、Ca2+、Zn2+、Co2+、Fe3+溶液,以及对尿素的吸附能力,吸水速率,保水能力的测试比较,结果表明:在相同的反应条件下纤维素类吸水树脂对离子的吸附能力强于聚丙烯酸类吸水树脂。     

磷酸锌中重金属对双组分聚氨酯防腐涂料性能的影响

以不同重金属含量的磷酸锌为原料制备双组分聚氨酯防腐涂料,运用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）研究了重金属对双组分聚氨酯防腐涂料固化速率的影响,利用盐雾性能研究了重金属含量对双组分聚氨酯涂料防腐性能的影响。结果表明,磷酸锌中的重金属含量越高,其制备的聚氨酯涂料固化速度越快,耐盐雾性能越差,耐冲击性能越差。     

氯化镁-氢氧化钠复合添加剂制备文石型碳酸钙

采用碳化法,使用氯化镁和氢氧化钠复合添加剂,制备含文石相的沉淀碳酸钙。采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）对产物的晶型和形貌进行表征。讨论了氢氧化钠添加比例、氢氧化钙浓度以及碳化反应温度等工艺条件对实验结果的影响,并分析了过程的反应机理。结果表明：产物中的文石相来自于碳酸钙在氢氧化镁沉淀上的异相成核和生长,方解石相来自于碳酸钙在溶液中的均相成核和生长;氢氧化钠的加入降低了溶液中碳酸钙的过饱和度,抑制了均相成核过程,降低了氯化镁的添加比例。在碳化反应温度为30 ℃、氢氧化钙浓度为1.7~ 2.0 mol/L、氢氧化钠与氯化镁物质的量比为2.6条件下,对文石型碳酸钙的生成较为有利。     

Ca2+,Al3+对不含Na+硅酸体系聚合行为的影响

为排除Na+对硅酸聚合的影响,用酸解水淬硅酸钙制备了不含金属离子的硅酸溶液及含Ca2+, Al3+的硅酸溶液,研究了加入Ca2+, Al3+对体系聚合行为的影响. 结果表明,加入Ca2+后体系pH值略微降低,加入Al3+后体系pH值显著降低. 初始pH≤2时,Al3+对硅酸聚合起促凝作用,初始pH>2时,Al3+起缓凝作用. Ca2+对硅酸聚合影响不大. 硅酸凝胶后,含Al3+硅酸体系中形成Al?O?Si键,阻碍了凝胶结构水脱附;Ca2+则阻碍凝胶的晶化转变过程,且凝胶中的结构水变少. 不含金属离子、含Ca2+、含Al3+体系的化学式分别为SiO2×0.52H2O, SiO2×0.36H2O, SiO2×1.50H2O.