花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料及其制备方法与流程
本发明属于固体吸附剂组合物或过滤助剂组合物技术领域，尤其涉及一种花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料及其制备方法。
背景技术：
目前，业内常用的现有技术是这样的：随着全球经济化的发展，染料的运用也越来越广，包括食品、医药、印染和化妆品等领域，导致染料排放量越来越高，染料污染水域状况越来越严重，从而影响水生动植物的正常生命活动，水体生态平衡被严重破坏，特别是对水库湖泊等饮用水源水质造成威胁，直接危害到人类身体健康。由于染料废水的化学需氧量和有机物含量较高，导致bod/cod小于0.3，可生化性较差，故在水体中较难降解。去除染料废水的方法包括物理处理、化学处理和生物处理，通过对比物理处理中的吸附法因具有高效快速、经济环保等特点而被广泛运用，但由于大多数吸附剂对染料废水的吸附性是有选择性的，浓缩污染物难以处理，同时染料废水色度高、成分复杂、毒性大以及三致作用(致畸、致癌、致突变)等危害，因此寻找高效环保的吸附染料材料迫在眉睫。层状双金属氢氧化物是由二价和三价金属离子以及层间阴离子和水分子组成的能够进行层间阴离子交换的类水滑石氢氧化物，由于其自身的结构特点，在作为吸附剂、催化剂、耐热性材料等领域得到应用。近年来，现有吸附剂由于对染料的吸附针对性不强，不能够高效的处理染料废水，而利用层状双金属氢氧化物材料由于具有高比表面积和特异性官能团，对染料的吸附性更强，因此作为吸附剂来处理污染废水受到关注，并经研究发现层状双金属氢氧化物材料对染料废水的吸附性极强且去除率高。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有吸附剂由于对染料的吸附针对性不强，不能够高效的处理染料废水。
解决上述技术问题的难度和意义：制备花状铜铝层状双金属氢氧化物材料通过静电吸附与离子交换来去除染料废水，达到高效快速的去除效果，是一种很有前景的吸附染料材料，研究和应用具有潜在的经济效益和社会效益。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料及其制备方法。
本发明是这样实现的，一种花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料，所述花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料由二价和三价金属离子以及层间阴离子和水分子组成的层状类水滑石氢氧化物。
进一步，所述花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料为直径为2μm～15μm的花球状结构；铜铝摩尔比2：1～4：1。
本发明的另一目的在于提供一种所述的花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料的制备方法，所述花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将水和二甲亚砜按一定比例混合，在20～40℃水浴锅中充分搅拌20～40min得溶液a；
步骤二，将一定量的引导剂加入到溶液a中，浓度为x，超声5min得溶液b；
步骤三，将铝盐和铜盐加入到溶液b中，且cu2+/al3+摩尔比为y，磁力搅拌10min至透明液体c；
步骤四，将混合液体c置于合适大小的反应釜中，80～140℃下水热反应10～15h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在80～120℃的烘箱中下干燥10～12h得到花状铜铝层状双金属氢氧化物材料。
进一步，所述步骤一中一定比例为2：1～4：1。
进一步，所述步骤二中一定量的引导剂为六亚甲基四胺、尿素、乙二胺中的一种或者多种的组合；x为0.1～0.3mol/l。
进一步，所述步骤三中的铝盐为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的一种或多种的组合；铜盐为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜中的一种或多种的组合。
进一步，所述步骤三中y为2～4。
综上所述，本发明的优点及积极效果为：本发明的材料制备过程简单且结构可控，通过静电吸附与离子交换来去除染料废水；将制备的材料用于去除模拟染料废水，实验结果表明，去除率大于99.7％以上，并且能够在短时间内即可达到高去除率，远胜于其他的吸附剂的吸附性能并且合成成本较低，为实际应用提供了可靠地理论和实际支撑。本发明的花状铜铝层状双金属氢氧化物材料的花状为直径为2μm～15μm的花球状结构；花状铜铝层状双金属氢氧化物材料制备过程简单且结构可控，通过静电吸附与离子交换来去除染料废水。
附图说明
图1是本发明实施例提供的花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的材料制备过程简单且结构可控，通过静电吸附与离子交换来去除染料废水。
本发明实施例提供的花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料由二价和三价金属离子以及层间阴离子和水分子组成的层状类水滑石氢氧化物；花状为直径为2μm～15μm的花球状结构，铜铝摩尔比2：1～4：1；金属离子以及层间阴离子能够通过静电吸附与离子交换来去除染料废水，形成的层状结构对染料废水达到高效快速的去除效果。
如图1所示，本发明实施例提供的花状铜铝层状双金属氢氧化物吸附染料材料的制备方法包括以下步骤：
s101：将水和二甲亚砜按一定比例混合，在20～40℃水浴锅中充分搅拌20～40min得溶液a；
s102：将一定量的引导剂加入到溶液a中，浓度为x，超声5min得溶液b；
s103：将铝盐和铜盐加入到溶液b中，且cu2+/al3+摩尔比为y，磁力搅拌10min至透明液体c；
s104：将混合液体c置于合适大小的反应釜中，80～140℃下水热反应10～15h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在80～120℃的烘箱中下干燥10～12h得到花状铜铝层状双金属氢氧化物材料。
步骤s101中所述一定比例为2：1～4：1；步骤s102中所述的一定量的引导剂为六亚甲基四胺、尿素、乙二胺中的一种或者多种的组合，步骤s102中所述的x为0.1～0.3mol/l，步骤s103中所述的铝盐为氯化铝、硝酸铝、硫酸铝中的一种或多种的组合，步骤s103中所述的铜盐为硝酸铜、氯化铜、硫酸铜中的一种或多种的组合，步骤s103中所述的y为2～4。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步的描述。
实施例1：
a)将30ml水和15ml二甲亚砜混合，在20℃水浴锅中充分搅拌20min得溶液a。
b)将一定量的六亚甲基四胺加入到溶液a中，浓度为0.1mol/l，超声5min得溶液b。
c)将氯化铝和氯化铜加入到溶液b中，且cu2+/al3+摩尔比为2，磁力搅拌5min至透明液体c。
d)将混合液体c置于80ml的反应釜中，80℃下水热反应10h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在80℃的烘箱中下干燥10h得到花状铜铝层状双金属氢氧化物材料。
实施例2：
a)将40ml水和15ml二甲亚砜混合，在25℃水浴锅中充分搅拌25min得溶液a。
b)将一定量的尿素加入到溶液a中，浓度为0.15mol/l，超声6min得溶液b。
c)将氯化铝和硝酸铜加入到溶液b中，且cu2+/al3+摩尔比为2.5，磁力搅拌10min至透明液体c。
d)将混合液体c置于80ml的反应釜中，90℃下水热反应11h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在90℃的烘箱中下干燥11h得到花状铜铝层状双金属氢氧化物材料。
实施例3：
a)将45ml水和15ml二甲亚砜混合，在30℃水浴锅中充分搅拌30min得溶液a。
b)将一定量的尿素加入到溶液a中，浓度为0.2mol/l，超声7min得溶液b。
c)将硝酸铝和硝酸铜加入到溶液b中，且cu2+/al3+摩尔比为3，磁力搅拌15min至透明液体c。
d)将混合液体c置于80ml的反应釜中，110℃下水热反应12h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在100℃的烘箱中下干燥12h得到花状铜铝层状双金属氢氧化物材料。
实施例4：
a)将50ml水和15ml二甲亚砜混合，在35℃水浴锅中充分搅拌35min得溶液a。
b)将一定量的乙二胺加入到溶液a中，浓度为0.25mol/l，超声9min得溶液b。
c)将硫酸铝和氯化铜加入到溶液b中，且cu2+/al3+摩尔比为3.5，磁力搅拌15min至透明液体c。
d)将混合液体c置于80ml的反应釜中，120℃下水热反应13h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在110℃的烘箱中下干燥13h得到花状铜铝层状双金属氢氧化物材料。
实施例5：
a)将60ml水和15ml二甲亚砜混合，在40℃水浴锅中充分搅拌40min得溶液a。
b)将一定量的尿素加入到溶液a中，浓度为0.3mol/l，超声10min得溶液b。
c)将硝酸铝和硫酸铜加入到溶液b中，且cu2+/al3+摩尔比为4，磁力搅拌20min至透明液体c。
d)将混合液体c置于100ml的反应釜中，140℃下水热反应15h，取出后用去离子水和乙醇清洗至中性，随后在120℃的烘箱中下干燥14h得到花状铜铝层状双金属氢氧化物材料。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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