以蛋殼為原料製備水滑石的方法

2023-10-11 11:05:34 4

專利名稱：以蛋殼為原料製備水滑石的方法
技術領域：
本發明涉及的是一種水滑石的製備方法。
背景技術：
水滑石(LDHs)的特殊結構賦予其多樣化的物理化學性質，使其在催化、插層、藥 物緩釋、電流變材料、阻燃、汙水處理、功能發光材料及半導體等領域顯示出廣闊的應用前 景。但由於在傳統的水滑石製備過程中需要消耗大量的可溶性二價和三價鹽、氫氧化鈉以 及提供層間陰離子的鈉鹽而不利於實際生產，所以水滑石在實際的生產、生活中應用較少。Α. V. Radha等人以硝酸鈣和硝酸鋁為原料並用氫氧化鈉調節pH，採用共沉澱的 Tj ^^S^J Ii in7jc ^ (Α. V. Radha, P. Vishnu Kamath, C. Shivakumar a, Solid State Sciences. 1180, 7 (2005)) Kristy L. Erickson等人利用尿素法製備碳酸根插層的鋅鋁水 滑石，將摩爾濃度比為2 1的氯化鋅和氯化鋁溶液中加入一定量的尿素，利用尿素分解的 產物所提供的鹼性條件和碳酸根合成水滑石(Kristy L. Erickson, Thor E. Bostrom, Ray L. Frost,Materials Letters. 226，59 (2005))。J. Olanrewaju 等人用氨水提供鹼性環境合 成水滑石，其主要合成方法是在不同的溫度下，將氨水分別加入到不同摩爾比的硝酸鎂和 硝酸鋁溶液中反應、過濾、洗滌、乾燥製得水滑石。在該實驗中，用氫氧化鈉提供鹼性環境和 用微波輔助作為合成方法也被引用作對比試驗(J. Olanrewaju, B. L. Newalkar, C. Mancino, S. Komarneni，Materials Letters. 307, (45)2000)。Feng Yang 等人將三氧化二鋁薄膜加 入到含有六甲基四氨和硝酸鋅的溶液中，在薄膜表面原位生長的水滑石，在這個過程中六 甲基四氨提供所需的鹼性環境(Feng Yang, Bo Yu Xie，Jing Zhi Sun, Jia Ke Jin, Mang Wang, Materials Letters. 1302,62(2008))。綜上所述，水滑石的製備過程主要可以分為以下幾步首先，配置含有一定摩爾 比的二價和三價金屬鹽溶液；然後在鹼性環境中使金屬離子沉澱；再利用不同的輔助手段 來提高其結晶度；最後，反覆過濾、洗滌、乾燥即製得水滑石。這些方法雖然可以得到所需 的水滑石，但由於在製備過程中添加的金屬鹽和鹼成本較高，這間接提高了水滑石的生產 成本而使其在實際的生產應用中受到了限制(Kok-Hui Goh, Teik-Thye Lim, ZhiliDong, Water Research. 1343,42(2008) ；Jaime S. Valente, Manuel Sanchez-Cantii, Enrique Lima,Franpois Figueras, Chem. Mater. 5809-5818,21(2009) ；S. K. Sharma,P. K. Kushwaha, V. K. Srivastava, S. D. Bhatt, R. V. Jasra, Ind. Eng. Chem. Res. 46 (14)，4856 (2007))。

發明內容
本發明的目的在於提供一種簡單、成本低且利於實際生產的以蛋殼為原料製備水 滑石的方法。本發明的目的是這樣實現的(1)將表面清洗乾淨的蛋殼在313-393K溫度下乾燥l-12h後在573-1273K溫度下 焙燒l_12h，製得焙燒產物；
(2)按照焙燒產物0. 56-2. 24g加入蒸餾水20_50mL的比例將焙燒產物加入蒸餾水 中，攪拌5-lOOmin，與含有20-50mL三價金屬離子的鹽溶液混合，得到Ca與三價金屬離子的 摩爾比為5 1-2 1的反應液；(3)反應液反應0. 5-48h後，過濾、乾燥即得水滑石產物。所述的蛋殼是雞蛋殼、鴨蛋殼或鵝蛋殼及其它們的混合物。所述三金屬離子為Al3+、Fe3+或Cr3+及其它們的混合物。本發明針對已有的水滑石製備方法中存在的問題，提供了一種以蛋殼為原料製備 水滑石的方法，該方法是一種簡單的、低成本的且利於實際生產的水滑石製備方法。本方法 在水滑石的製備過程中不需添加NaOH、氨水等原料提供鹼性環境、不需添加鈉鹽提供插層 陰離子，且組成水滑石所需的二價金屬離子全部來自生活廢料一蛋殼。製得的水滑石層板上的二價金屬離子鈣全部來源於蛋殼。水滑石製備過程中所需 的鹼性環境是由蛋殼焙燒產物中的CaO水解提供的。可以採用水熱法、共沉澱法、微波輔助 合成、超聲輔助合成等。其層間陰離子可以是氯離子、硝酸根離子、碳酸根離子、硫酸根等 無機陰離子，還可以是檸檬酸、草酸等有機陰離子。


圖1為製得的水滑石的原位XRD圖。圖2為製得的水滑石的FT-IR圖。
具體實施例方式下面舉例對本發明做更詳細地描述實施例1:將表面清洗乾淨的新鮮的蛋殼在353K下乾燥Ih後移入馬弗爐中，在1173K下焙 燒lh。將一定量所獲得的焙燒產物加少量蒸餾水攪拌30min後與含有AlCl3金屬離子的鹽 溶液20mL混合，即得反應液(其中Ca/Al摩爾比4 1)。將反應液反應2h後過濾、洗滌， 在353K下乾燥，既製得水滑石。實施例2:改變焙燒雞蛋殼與AlCl3的摩爾比，其它實驗條件同實施例1，可製得不同Ca/Al 摩爾比的水滑石材料。實施例3:將實施例1中的AlCl3改變為Al (NO3) 3> Al2 (SO4) 3可以得到不同陰離子插層的水滑石。實施例4 將實施例1的中的AlCl3改變為FeCl3、CrCl3可以得到含有不同金屬離子的水滑石。實施例5 將實施例1中的AlCl3用兩種或多種鹽代替可以獲得三元或多元水滑石。
權利要求
一種以蛋殼為原料製備水滑石的方法，其特徵是(1)將表面清洗乾淨的蛋殼在313 393K溫度下乾燥1 12h後在573 1273K溫度下焙燒1 12h，製得焙燒產物；(2)按照焙燒產物0.56 2.24g加入蒸餾水20 50mL的比例將焙燒產物加入蒸餾水中，攪拌5 100min，與含有20 50mL三價金屬離子的鹽溶液混合，得到Ca與三價金屬離子的摩爾比為5∶1 2∶1的反應液；(3)反應液反應0.5 48h後，過濾、乾燥即得水滑石產物。
2.根據權利要求1所述的以蛋殼為原料製備水滑石的方法，其特徵是所述的蛋殼是 雞蛋殼、鴨蛋殼或鵝蛋殼及其它們的混合物。
3.根據權利要求1或2所述的以蛋殼為原料製備水滑石的方法，其特徵是所述三金 屬離子為Al3+、Fe3+或Cr3+及其它們的混合物。
全文摘要
本發明提供的是一種以蛋殼為原料製備水滑石的方法。將蛋殼在313-393K溫度下乾燥1-12h後在573-1273K溫度下焙燒1-12h，製得焙燒產物；按照焙燒產物0.56-2.24g加入蒸餾水20-50mL的比例將焙燒產物加入蒸餾水中，攪拌5-100min，與含有20-50mL三價金屬離子的鹽溶液混合，得到Ca與三價金屬離子的摩爾比為5∶1-2∶1的反應液；反應液反應0.5-48h後，過濾、乾燥即得水滑石。本發明是一種簡單的、低成本的且利於實際生產的水滑石製備方法。不需添加NaOH、氨水等原料提供鹼性環境、不需添加鈉鹽提供插層陰離子，且組成水滑石所需的二價金屬離子全部來自蛋殼。
文檔編號B09B3/00GK101979309SQ20101027091
公開日2011年2月23日 申請日期2010年9月3日 優先權日2010年9月3日
發明者劉琦, 宋大雷, 張密林, 景曉燕, 李松南, 殷翠如, 王君, 葛蘭 申請人:哈爾濱工程大學