ldh在水污染中的应用举例.ppt

LDHs材料在水污染治理方面的应用
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LDHs材料概述
Layered double hydroxides（LDHs）是由层间阴离子及带正电荷层板堆积而成的化合物，LDHs的通式：[Mp+1-xM3+x(OH)2]x+An-x/n·yH2O，其中，Mp+为一价或二价金属阳离子（多为二价），M3+为三价的金属阳离子，An －指价数为 n的阴离子； x 是每摩尔 LDHs 中M3+的摩尔数；y 是每摩尔 LDHs 中结晶水的摩尔数。
图1. LDHs一般构造图
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LDHs材料制备方法
共沉淀法
离子交换法
诱导水解法
焙烧还原法
溶胶-凝胶法
微波辅助合成法
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Mg-Al LDHs对阴离子染料的脱色性能研究
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LDHs在水污染治理方面应用
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制备方法（大型工业制备）：
将硫酸镁与硫酸铝按照镁铝摩尔比为3：1的比例配制成盐溶液，一定量的氢氧化钠与碳酸钠配制成碱溶液，再让盐溶液与碱溶液通过管道加入全混喷射反应器，进行反应，得到乳白色浆状物，把此浆状物直接加入水热罐，并不停地搅拌，待完全反应后，密封水热罐，加热至130℃，并保持温度为（130±5）℃，晶化24小时，然后将晶化后的物质直接加入板框压滤机用自来水洗涤至滤液中含有微量硫酸根，此时滤液的pH值与自来水相等。最后将洗涤后的物质进行喷雾干燥，并使喷雾干燥塔的进口与出口温度分别保持在300℃和120℃，得到粉末状层状氢氧化镁铝，记为LDHs。
将制备的层状氢氧化镁铝，置于真空干燥箱中，80℃条件下抽真空干燥2h，将干燥后样品的3/4盛在坩埚中，在马弗炉中500℃焙烧3h，得到相应的焙烧产物，记为LDO。
LDHs 经焙烧后所得的复合金属氧化物具有更大的比表面积、更强的碱性，并且还具有“记忆”功能，即在一定条件下热分解的 LDHs，其产物在重新吸收各种阴离子后或者简单置于空气中可恢复原来的层状结构，因此也是一类重要的吸附剂和载体。
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初始pH值对脱色率的影响
层状氢氧化镁铝处理活性深蓝 ST-2GLN 染料适宜的 pH 值应控制在 4～10 之间，此时脱色率达到最大值 %。焙烧产物处理活性深蓝ST-2GLN 染料适宜的
pH 值应控制在 3～11 之间，此时脱色率达到最大值 100%。
总的来说，在较大的 pH 值范围内（4~10），溶液初始 pH 对层状氢氧化镁铝及其焙烧产物吸附染料效率的影响都较小。

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层状氢氧化镁铝对活性深蓝 ST-2GLN 染料溶液的酸碱度有较好的缓冲作用，平衡溶液的 pH ，这是因为当初始 pH 值较低时，部分层状氢氧化镁铝在酸性条件下溶解，消耗部分溶液中的氢离子，导致了溶液pH 值的升高；当初始 pH 值较高时，层状氢氧化镁铝吸附溶液中的部分氢氧根离子，使初始溶液中的 pH 值有所下降。层状氢氧化镁铝的焙烧产物在结构重建过程中释放出氢氧根离子，使平衡 pH 值在一定范围内较高且稳定。
图10. 初始pH值与平衡pH值得关系
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吸附剂投加量对脱色率影响
当层状氢氧化镁铝投加量在 ～1g/L 之间时，随着投加量的增加，脱色率逐渐增加，由 %增加到 %；当投加量大于 1g/L 时，脱色率变化不明显。所以层状氢氧化镁铝的适宜投加量为 1g/L。当焙烧产物投加量在 ～
时，脱色率由 %增加到 %，此后随投加量的增加脱色率变化不大，所以焙
烧产物的适宜投加量为 。
图11. 投加量对吸附的影响
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吸附时间对脱色率的影响
震荡脱色 60min，层状氢氧化镁铝脱色率可达到 95%以上；焙烧产物脱色率可达 97%以上。

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表 1 LDHs 及 LDO 吸附弱酸性艳蓝 RAWL 的 Langmuir 和 Freundlich 等温式参数
从表中相关系数可以看出，在本实验条件下，层状氢氧化镁铝对弱酸性艳蓝 RAWL 染料的吸附较好的符合 Freundlich 吸附模型；焙烧产物对弱酸性艳蓝 RAWL染料的吸附符合 Langmuir 吸附模型。
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