專利名稱：一種利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法。
背景技術(shù)：
礬礦是一種含K、S、Al、Si等多種元素的非金屬礦產(chǎn)資源和工業(yè)礦物。目前，煉制明礬產(chǎn)品仍是礬礦利用的主要途徑。明礬因其有特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)，如無毒、易溶于水、水解生成的鋁氫氧化物有凝聚作用等，使明礬具有吸附、凈水等應(yīng)用屬性。礬礦煉制明礬，以水浸法工藝生產(chǎn)，導(dǎo)致生產(chǎn)過程中會生成大量的礬漿等廢料。目前，對“礬漿”等廢料再加工成高價值產(chǎn)品的關(guān)注度不夠，或缺乏相應(yīng)的開發(fā)能力和技術(shù)，因此，雖然其“廢料”中富含鉀、鋁等多種可利用元素，導(dǎo)致現(xiàn)實生產(chǎn)上資源利用率低、浪費嚴(yán)重等。也有一些科研人員對礬漿的綜合利用進(jìn)行了研究。連加松(連加松；綜合利用礬漿制氫氧化鋁和水泥；化工環(huán)保，1988，2:87-90。)利用礬漿制備了氫氧化鋁與水泥。礬漿中鋁的溶出率不高，只有 85. 07%，且氫氧化鋁的純度也較低，為63.9%。潘萬成(潘萬成，夏瑞界；利用礬漿制備聚合氯化鋁鐵；化學(xué)世界，1993，11 :563-567。)等人利用礬漿制備了聚合氯化鋁鐵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，該方法生產(chǎn)工藝簡單，成本較低，產(chǎn)品粒度小且較為均一，實現(xiàn)了變廢為寶。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，包括下列步驟(1)取原料礬漿，經(jīng)研磨過篩，在馬弗爐中400 900°C下煅燒1 8小時后，冷卻， 得到粉末產(chǎn)物；(2)取步驟(1)得到的粉末產(chǎn)物與硫酸按1 5 1的酸鋁摩爾比混合，攪拌均勻，所得漿液放入恒溫干燥箱，在120 250°C進(jìn)行酸熔反應(yīng)，取出反應(yīng)液用水浸泡3 8h， 然后靜置分層，取上層清液，調(diào)節(jié)PH值至pH ^ 12，然后反復(fù)水洗、離心至溶液pH = 7，取上層清液，即得到含鋁前驅(qū)物溶液；(3)按1 5 1的鎂鋁摩爾比，取Mg(NO3)2 ·6Η20加入到步驟(2)所得的含鋁前驅(qū)體溶液中混合，得到鎂鋁液；然后按1 5 1的
摩爾比將鎂鋁液在強烈攪拌條件下緩慢滴入到NaOH溶液中，同時滴加Na2CO3溶液以控制漿液pH值為12 14，40 SOmin滴完，滴加完畢后繼續(xù)攪拌10 60min，得到膠狀沉淀，將該膠狀沉淀放入晶化釜中晶化，然后離心水洗至中性，干燥，破碎，過100目篩，得白色粉末狀產(chǎn)品，即所述的鋁基層狀納米材料。所述步驟(1)中，煅燒溫度優(yōu)選為500 700°C，煅燒時間優(yōu)選為4 6小時。所述步驟⑵中，H2SO4的濃度為1 20mol/L，優(yōu)選為2 lOmol/L ；所述步驟O)中，優(yōu)選酸鋁摩爾比為1 3 1 ；所述步驟O)中，酸熔反應(yīng)溫度優(yōu)選為150 225°C，酸熔反應(yīng)時間優(yōu)選為0. 5 2小時；所述步驟O)中，可用強堿調(diào)節(jié)體系PH值，強堿可以是氫氧化鈉，氫氧化鉀等。所述步驟(3)中，優(yōu)選鎂鋁摩爾比為1 3 1。所述步驟(3)中，優(yōu)選
/[Mg2+]摩爾比為2 4 1。所述步驟(3)中，晶化溫度優(yōu)選為50 90°C，晶化時間優(yōu)選為12 M小時。所述步驟(3)中，干燥溫度優(yōu)選為60 100°C，干燥時間優(yōu)選為12 M小時。本發(fā)明制得的鋁基納米新材料可以作為吸附材料應(yīng)用于印染廢水中酸性染料的去除，具有了良好的去除效果。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列特點A)采用礬漿為主要原料，既變廢為寶，又減少了廢渣對環(huán)境的污染。得到的鋁基納米新材料具有良好的應(yīng)用前景，例如可以作為吸附材料用于印染廢水中酸性染料的去除。B)生產(chǎn)工藝簡單，成本較低，產(chǎn)品粒度小且較為均一，產(chǎn)品質(zhì)量好。


圖1 (a) (d)分別為實施例1 4制得的鋁基層狀納米材料的SEM圖。
具體實施例方式下面以具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此實施例1(1)取原料礬漿，經(jīng)研磨過篩，在馬弗爐中500°C下煅燒4小時后，冷卻，得到粉末產(chǎn)物；(2)取10. Og粉末產(chǎn)物與2mol/L的H2SO4按3 1的酸鋁摩爾比混合，然后攪拌均勻，所得漿液放入恒溫干燥箱，在220°C反應(yīng)，進(jìn)行酸熔lh，取出用水浸泡證，然后靜置分層，取上層清液，加入NaOH調(diào)節(jié)至pH = 13，然后反復(fù)水洗、離心7次，取上層清液，即得到含鋁前驅(qū)物溶液。(3)按1 1的鎂鋁摩爾比，將Mg(NO3)2WH2O加到上述含鋁前驅(qū)體溶液中，得到鎂鋁液；另按
/[Mg2+]摩爾比為2 1配制75mL的NaOH溶液放入250ml三口燒瓶中，然后將鎂鋁液緩慢滴入到堿液中，放到磁力攪拌器上邊滴加邊強烈攪拌lh，同時滴加Na2CO3 溶液以控制漿液PH值為13. 0，滴加完畢后繼續(xù)攪拌30min，得到膠狀沉淀，將該膠狀沉淀放入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼晶化釜中于60°C晶化18小時，然后離心水洗至pH = 7，放入恒溫干燥箱中70°C干燥12h，破碎，過100目篩，得白色粉末狀產(chǎn)品。結(jié)果如圖1(a)所示。實施例2(1)取原料礬漿，經(jīng)研磨過篩，在馬弗爐中500°C下煅燒4小時后，冷卻，得到粉末產(chǎn)物；(2)取10. Og粉末產(chǎn)物與lOmol/L的按4 1的酸鋁摩爾比混合，然后攪拌均勻，所得漿液放入恒溫干燥箱，在200°C反應(yīng)1.證，進(jìn)行酸熔，取出用水浸泡證，然后靜置分層，取上層清液，加入NaOH調(diào)節(jié)至pH = 13，然后反復(fù)水洗、離心7次，取上層清液，即得到含鋁前驅(qū)物溶液；
(3)按2 1的鎂鋁摩爾比，將Mg(NO3)2WH2O加到上述含鋁前驅(qū)體溶液中，得到鎂鋁液；另按
/[Mg2+]摩爾比為3 1配制75mL的NaOH溶液放入250ml三口燒瓶中，然后將鎂鋁液緩慢滴入到堿液中，放到磁力攪拌器上邊滴加邊強烈攪拌lh，同時滴加Na2CO3 溶液，以控制漿液PH值為13. 0，滴加完畢后繼續(xù)攪拌30min，得到膠狀沉淀，將該膠狀沉淀放入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼晶化釜中70°C下晶化16小時，然后離心水洗至pH = 7，放入恒溫干燥箱中70°C干燥12h，破碎，過100目篩，得白色粉末狀產(chǎn)品。結(jié)果如圖1(b)所示。實施例3(1)取原料礬漿，經(jīng)研磨過篩，在馬弗爐中500°C下煅燒4小時后，冷卻，得到粉末產(chǎn)物；(2)取10. Og粉末產(chǎn)物與14mol/L的按5 1的酸鋁摩爾比混合，然后攪拌均勻，所得漿液放入恒溫干燥箱，在180°C下反應(yīng)池，進(jìn)行酸熔，取出用水浸泡證，然后靜置分層，取上層清液，加入NaOH調(diào)節(jié)至pH = 13，然后反復(fù)水洗、離心7次，取上層清液，即得到含鋁前驅(qū)物溶液；(3)按3 1的鎂鋁摩爾比，將Mg(NO3)2WH2O加到上述含鋁前驅(qū)體溶液中，得到鎂鋁液；另按
/[Mg2+]摩爾比為4 1配制75mL的NaOH溶液放入250ml三口燒瓶中，然后將鎂鋁液緩慢滴入到堿液中，放到磁力攪拌器上邊滴加邊強烈攪拌lh，同時滴加Na2CO3 溶液，以控制漿液PH值為13. 0，滴加完畢后繼續(xù)攪拌30min，得到膠狀沉淀，將該膠狀沉淀放入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼晶化釜中80°C下晶化14小時，然后離心水洗至pH = 7，放入恒溫干燥箱中70°C干燥12h，破碎，過100目篩，得白色粉末狀產(chǎn)品。結(jié)果如圖1(c)所示。實施例4(1)取原料礬漿，經(jīng)研磨過篩，在馬弗爐中500°C下煅燒4小時后，冷卻，得到粉末產(chǎn)物。(2)取10. Og粉末產(chǎn)物與18mol/L的按5 1的酸鋁摩爾比混合，然后攪拌均勻，所得漿液放入恒溫干燥箱，在150°C下反應(yīng)池，進(jìn)行酸熔，取出用水浸泡證，然后靜置分層，取上層清液，加入NaOH調(diào)節(jié)至pH = 13，然后反復(fù)水洗、離心7次，取上層清液，即得到含鋁前驅(qū)物溶液。(3)按4 1的鎂鋁摩爾比，加Mg(NO3)2 ·6Η20到上述含鋁前驅(qū)體溶液中，另按
/ [Mg2+]摩爾比為5/1配制75mL的NaOH溶液放入250ml三口燒瓶中，然后將鎂鋁液緩慢滴入到堿液中，放到磁力攪拌器上邊滴加邊強烈攪拌lh，同時滴加Na2CO3溶液，以控制漿液PH值為13. 0，滴加完畢后繼續(xù)攪拌30min，得到膠狀沉淀，將該膠狀沉淀放入聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼晶化釜中90°C下晶化12小時，然后離心水洗至pH = 7，放入恒溫干燥箱中70°C 干燥12h，破碎，過100目篩，得白色粉末狀產(chǎn)品。結(jié)果如圖1(d)所示。上述實施例所得的4種鋁基層狀材料為吸附劑，按以下廢水吸附處理工藝，實驗結(jié)果如表1所示。 1、取含酸性大紅G的起始濃度為100mg/L的模擬廢水50ml ；2、調(diào)節(jié) pH 值至 10;3、向模擬廢水中加入鋁基層狀材料，吸附劑用量為0. 05g ；4、在室溫下振蕩混合液180min ；5、靜置，離心，濾液用分光光度計將殘余酸性大紅濃度進(jìn)行測定，計算去除率，結(jié)果如表1所示。表1制得的鋁基層狀納米材料對酸性大紅的吸附能力
吸附劑實施例1實施例2實施例3實施例4去除率(％)91%94%96%92%
權(quán)利要求
1.一種利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，包括下列步驟(1)取原料礬漿，經(jīng)研磨過篩，在馬弗爐中400 900°C下煅燒1 8小時后，冷卻，得到粉末產(chǎn)物；(2)取步驟(1)得到的粉末產(chǎn)物與硫酸按1 5 1的酸鋁摩爾比混合，攪拌均勻，所得漿液放入恒溫干燥箱，在120 250°C進(jìn)行酸熔反應(yīng)，取出反應(yīng)液用水浸泡3 他，然后靜置分層，取上層清液，調(diào)節(jié)PH值至pH > 12，然后反復(fù)水洗、離心至pH = 7，取上層清液， 即得到含鋁前驅(qū)物溶液；(3)按1 5 1的鎂鋁摩爾比，取Mg(NO3)2WH2O加入到步驟⑵所得的含鋁前驅(qū)體溶液中混合，得到鎂鋁液；然后按1 5 1的
摩爾比將鎂鋁液在強烈攪拌條件下緩慢滴入到NaOH溶液中，同時滴加妝20)3溶液以控制漿液pH值為12 14，40 80min 滴完，滴加完畢后繼續(xù)攪拌10 60min，得到膠狀沉淀，將該膠狀沉淀放入晶化釜中晶化， 然后離心水洗至中性，干燥，破碎，過100目篩，得白色粉末狀產(chǎn)品，即所述的鋁基層狀納米材料。
2.如權(quán)利要求1所述的利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，其特征在于所述步驟(1)中，煅燒溫度為500 700°C，煅燒時間為4 6小時。
3.如權(quán)利要求1所述的利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，其特征在于所述步驟O)中，硫酸的濃度為1 20mol/L。
4.如權(quán)利要求1所述的利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，其特征在于所述步驟O)中，酸鋁摩爾比為1 3 1。
5.如權(quán)利要求1所述的利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，其特征在于所述步驟O)中，酸熔反應(yīng)溫度為150 225°C，酸熔反應(yīng)時間為0. 5 2小時。
6.如權(quán)利要求1所述的利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，其特征在于所述步驟O)中，使用氫氧化鈉或氫氧化鉀調(diào)節(jié)PH值。
7.如權(quán)利要求1所述的利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，其特征在于所述步驟⑶中，鎂鋁摩爾比為1 3 1。
8.如權(quán)利要求1所述的利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，其特征在于所述步驟(3)中，
/[Mg2+]摩爾比為2 4 1。
9.如權(quán)利要求1所述的利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，其特征在于所述步驟⑶中，晶化溫度為50 90°C，晶化時間為12 M小時。
10.如權(quán)利要求1所述的利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，其特征在于所述步驟(3)中，干燥溫度為60 100°C，干燥時間為12 M小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用礬漿制備鋁基層狀納米材料的方法，包括下列步驟(1)取原料礬漿，經(jīng)研磨過篩、煅燒得到粉末產(chǎn)物；(2)取粉末產(chǎn)物與硫酸混合，經(jīng)酸熔反應(yīng)得到含鋁前驅(qū)物溶液；(3)取Mg(NO3)2·6H2O加入到含鋁前驅(qū)體溶液中混合，得到鎂鋁液；然后將鎂鋁液在強烈攪拌條件下緩慢滴入到NaOH溶液中，同時滴加Na2CO3溶液以控制漿液pH值為12～14，滴加完畢后繼續(xù)攪拌10～60min，得到膠狀沉淀，將該膠狀沉淀放入晶化釜中晶化，然后離心水洗至中性，干燥，破碎，過100目篩，得白色粉末狀產(chǎn)品，即所述的鋁基層狀納米材料。本發(fā)明方法生產(chǎn)工藝簡單，成本較低，產(chǎn)品粒度小且較為均一，實現(xiàn)了變廢為寶。
文檔編號B22F9/24GK102389982SQ201110284718
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月23日
發(fā)明者俞衛(wèi)華, 劉銘, 周春暉, 童東紳 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)