CN116354383A - 一种水滑石的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水滑石的制备方法，包括收集铝型材加工污泥，浸取处理，加入金属盐，调节pH后加热反应后，过滤，洗涤，干燥后得到水滑石。本申请通过将铝型材加工污泥回收后，通过水热法，合成水滑石，整体制备方法简单，反应原料容易得到，实现资源重利用，降低了环保压力，减少能耗、重金属污染的问题，实现更大的经济效益；另外，通过本申请的制备方法获得的水滑石结晶度高，无明显的杂质，具有更高的应用价值。

Description

一种水滑石的制备方法
技术领域
本发明涉及水滑石的制备领域，具体而言，涉及一种水滑石的制备方法。
背景技术
铝型材进行脱脂、抛光、酸蚀、碱蚀、除灰、阳极氧化、着色、封孔及喷涂等前处理工序时，均会产生大量废水。该废水经中和调节、絮凝沉淀、压滤后产生铝型材加工污泥。据统计，国内平均生产1t铝型材，将产生约100kg的综合废水污泥，综合废水污泥率为10％(含水率80％～90％)，仅2020年全国铝型材产量高达2000万吨，预计我国铝型材产量还会随经济的日益发展继续增大，因此污泥数量也会增加.随着我国固体废弃物排放标准的提高，各环保部门监管越来越全面，使铝型材加工企业，面临较大的环保压力.如果不对其及时处理而任意堆放，不仅占用大量场地，而且容易造成二次污染，使得许多有用化学成分流失造成浪费，所以合理地回收利用这部分固体废弃物，变废为宝，具有重要的环保意义。另外，水滑石化合物是一种有价值且具有复杂结构的材料，在热分解下，这些材料可以生产出稳定的混合金属氧化物，该氧化物具有均匀的元素分散，高比表面积和强碱性。当煅烧产物与含有阴离子的溶液接触时，“记忆效应”允许在温和条件下重建原始水滑石结构。这些特殊功能使它们在多相催化剂、吸附剂、阻燃剂、离子交换剂、药物释放剂和防腐剂等多个领域具有高附加值的应用成为可能。
目前，有关铝型材污泥的综合利用报道众多，但是关于铝型材加工污泥为原料制备镁铝水滑石和锌铝水滑石尚未发现有关报道，所以本发明以铝型材加工污泥为原料制备镁铝水滑石和锌铝水滑石具有极其重要的作用。
发明内容
基于此，为了提供一种以铝型材污泥为原材料制备水滑石的方案，具体技术方案如下：
一种水滑石的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
收集铝型材加工污泥；
将NaOH溶液与铝型材加工污泥混合，浸取处理，过滤后得到含有铝的提取液；
将金属盐添加至所述提取液中，混合均匀后，调节pH后，加热反应，冷却至室温，得到反应物；
将所述反应物过滤，洗涤至中性，干燥处理后，得到水滑石。
进一步地，所述金属盐为镁盐、锌盐中的一种或两种。
进一步地，所述NaOH溶液的浓度为20g/L～60g/L。
进一步地，所述浸取处理的时间为1h～3h，温度为40℃～70℃。
进一步地，所述NaOH溶液与所述铝型材加工污泥的液固质量比为10～40。
进一步地，所述镁盐为六水氯化镁，所述锌盐为氯化锌。
进一步地，所述镁盐或所述锌盐与所述提取液中铝离子的摩尔比为2～4:1。
进一步地，所述水滑石为镁铝水滑石或锌铝水滑石，当合成镁铝水滑石时，pH调节至7～11，当合成锌铝水滑石时，pH调节至9～13。
进一步地，所述加热反应的温度为110℃～150℃，时间为2h～5h。
进一步地，所述干燥处理的温度为90℃～105℃。
上述方案中通过将铝型材加工污泥回收后，通过水热法，合成水滑石，整体制备方法简单，反应原料容易得到，实现资源重利用，降低了环保压力，减少能耗、重金属污染的问题，实现更大的经济效益；另外，通过本申请的制备方法获得的水滑石结晶度高，无明显的杂质，具有更高的应用价值。
附图说明
图1是本发明实施例1关于一种水滑石的制备方法的流程示意图；
图2是本发明实施例1的X射线衍射(XDR)表征示意图；
图3是本发明实施例2的X射线衍射(XDR)表征示意图；
图4是本发明实施例3的X射线衍射(XDR)表征示意图；
图5是本发明实施例4的X射线衍射(XDR)表征示意图；
图6是本发明实施例5的X射线衍射(XDR)表征示意图；
图7是本发明实施例6的X射线衍射(XDR)表征示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例中的一种水滑石的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
收集铝型材加工污泥；
将NaOH溶液与铝型材加工污泥混合，浸取处理，过滤后得到含有铝的提取液；
将金属盐添加至所述提取液中，混合均匀后，调节pH后，加热反应，冷却至室温，得到反应物；
将所述反应物过滤，洗涤至中性，干燥处理后，得到水滑石。
在其中一个实施例中，所述金属盐为镁盐、锌盐中的一种或两种。
在其中一个实施例中，所述NaOH溶液的浓度为20g/L～60g/L。
在其中一个实施例中，所述浸取处理的时间为1h～3h，温度为40℃～70℃。
在其中一个实施例中，所述NaOH溶液与所述铝型材加工污泥的液固质量比为10～40。
在其中一个实施例中，所述镁盐为六水氯化镁，所述锌盐为氯化锌。
在其中一个实施例中，所述镁盐或所述锌盐与所述提取液中铝离子的摩尔比为2～4:1。
在其中一个实施例中，所述水滑石为镁铝水滑石或锌铝水滑石，当合成镁铝水滑石时，pH调节至7～11，当合成锌铝水滑石时，pH调节至9～13。调节pH方便，为反应提供一个碱性环境。
在其中一个实施例中，所述加热反应的温度为110℃～150℃，时间为2h～5h。
在其中一个实施例中，所述干燥处理的温度为90℃～105℃。
上述方案中通过将铝型材加工污泥回收后，通过水热法，合成水滑石，整体制备方法简单，反应原料容易得到，实现资源重利用，降低了环保压力，减少能耗、重金属污染的问题，实现更大的经济效益；另外，通过本申请的制备方法获得的水滑石结晶度高，无明显的杂质，具有更高的应用价值。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
实施例1：
称取ZnCl2溶液20mL置于烧杯中；根据Al3+：Zn2+＝1：2的摩尔比称取浸取液，在搅拌的条件下缓慢滴入烧杯中，待搅拌均匀后调节pH为8，保持pH为8并加入去离子水至80mL，立即转入100mL的反应釜中，加热反应4h，反应温度为120℃，加热反应结束后冷却至室温，将产物进行过滤洗涤至洗涤液为中性，再90℃干燥4h，得到锌铝水滑石。
实施例2：
称取ZnCl2溶液20mL置于烧杯中；根据Al3+：Zn2+＝1：2的摩尔比称取浸取液，在搅拌的条件下缓慢滴入烧杯中，待搅拌均匀后调节pH为8，保持pH为8并加入去离子水至80mL，立即转入100mL的反应釜中，加热反应2h，反应温度为120℃，反应结束后冷却至室温，将产物进行过滤洗涤至洗涤液为中性，再90℃干燥4h，得到锌铝水滑石。
实施例3：
称取ZnCl2溶液20mL置于烧杯中；根据Al3+：Zn2+＝1：2的摩尔比称取浸取液，在搅拌的条件下缓慢滴入烧杯中，待搅拌均匀后调节pH为8，保持pH为8并加入去离子水至80mL，立即转入100mL的反应釜中，加热反应4h，反应温度为140℃，反应结束后冷却至室温，将产物进行过滤洗涤至洗涤液为中性，再90℃干燥4h，得到锌铝水滑石。
实施例4：
称取MgCl2溶液20mL置于烧杯中；根据Al3+：Mg2+＝1：2的摩尔比称取浸取液，在搅拌的条件下缓慢滴入烧杯中，待搅拌均匀后调节pH为11，保持pH为11并加入去离子水至80mL，立即转入100mL的反应釜中，加热反应4h，反应温度为120℃，反应结束后冷却至室温，将产物进行过滤洗涤至洗涤液为中性，再90℃干燥4h，得到镁铝水滑石。
实施例5：
称取MgCl2溶液20mL置于烧杯中；根据Al3+：Mg2+＝1：2的摩尔比称取浸取液，在搅拌的条件下缓慢滴入烧杯中，待搅拌均匀后调节pH为11，保持pH为11并加入去离子水至80mL，立即转入100mL的反应釜中，加热反应2h，反应温度为120℃，反应结束后冷却至室温，将产物进行过滤洗涤至洗涤液为中性，再90℃干燥4h，得到镁铝水滑石。
实施例6：
称取MgCl2溶液20mL置于烧杯中；根据Al3+：Mg2+＝1：2的摩尔比称取浸取液，在搅拌的条件下缓慢滴入烧杯中，待搅拌均匀后调节pH为11，保持pH为11并加入去离子水至80mL，立即转入100mL的反应釜中，加热反应4h，反应温度为140℃，反应结束后冷却至室温，将产物进行过滤洗涤至洗涤液为中性，再90℃干燥4h，得到镁铝水滑石。
将实施例1～6的产品进行X射线衍射(XDR)表征，如图2～7所示，从图2～7分析可知：通过本申请的方法制备得到的水滑石杂质少，均具有较高的纯度。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水滑石的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
收集铝型材加工污泥；
将NaOH溶液与铝型材加工污泥混合，浸取处理，过滤后得到含有铝的提取液；
将金属盐添加至所述提取液中，混合均匀后，调节pH后，加热反应，冷却至室温，得到反应物；
将所述反应物过滤，洗涤至中性，干燥处理后，得到水滑石。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐为镁盐、锌盐中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述NaOH溶液的浓度为20g/L～60g/L。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸取处理的时间为1h～3h，温度为40℃～70℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述NaOH溶液与所述铝型材加工污泥的液固质量比为10～40。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述镁盐为六水氯化镁，所述锌盐为氯化锌。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述镁盐或所述锌盐与所述提取液中铝离子的摩尔比为2～4:1。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述水滑石为镁铝水滑石或锌铝水滑石，当合成镁铝水滑石时，pH调节至7～11，当合成锌铝水滑石时，pH调节至9～13。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热反应的温度为110℃～150℃，时间为2h～5h。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥处理的温度为90℃～105℃。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Title
LING YUN WANG等: ""Utilization of alum sludge for producing aluminum hydroxide and layered double hydroxide"", 《CERAMICS INTERNATIONAL》, vol. 40, no. 10, 31 December 2014 (2014-12-31), pages 15503, XP029053625, DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.07.012 *

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