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EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用   0    0

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专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2019-08-18
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2019-12-06
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2022-05-31
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2039-08-18
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201910761528.3 申请日 2019-08-18
公开/公告号 CN110433765B 公开/公告日 2022-05-31
授权日 2022-05-31 预估到期日 2039-08-18
申请年 2019年 公开/公告年 2022年
缴费截止日
分类号 B01J20/06C02F1/28C02F101/10 主分类号 B01J20/06
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 2
权利要求数量 3 非专利引证数量 1
引用专利数量 1 被引证专利数量 0
非专利引证 1、2016.10.20Guifeng Liu等.Mn-Fe Layered DoubleHydroxide Intercalated with Ethylene-Diaminetetraacetate Anion: Synthesis andRemoval of As(III) from Aqueous Solutionaround pH 2–11《.International Journal ofEnvironmental Research and PublicHealth》.2020,第17卷Yaru Wang等.Enhanced Arsenic Removalfrom Aqueous Solution by Fe/Mn-C LayeredDouble Hydroxide Composite《.AdsorptionScience & Technology》.2021,第2021卷徐芳等.EDTA柱撑MgAl水滑石对水中Cd2+的吸附《.广州化工》.2017,第45卷(第4期),;
引用专利 WO2016164958A 被引证专利
专利权维持 3 专利申请国编码 CN
专利事件 事务标签 公开、实质审查、授权
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 桂林理工大学 当前专利权人 桂林理工大学
发明人 朱宗强、刘桂凤、高莹莹、朱义年、赵宁宁、玄惠灵、方雅莉、张立浩、唐沈、梁延鹏 第一发明人 朱宗强
地址 广西壮族自治区桂林市七星区建干路12号 邮编 541004
申请人数量 1 发明人数量 10
申请人所在省 广西壮族自治区 申请人所在市 广西壮族自治区桂林市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
南宁东之智专利代理有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
汪治兴
摘要
本发明公开了一种EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用。配置铁锰混合盐溶液和碱混合溶液。向三口烧瓶中加入100 mL超纯水,密封,在氮气氛下磁力搅拌,将碱混合溶液滴入三口烧瓶中使水溶液的pH值为10~12,然后向三口烧瓶中同时滴加铁锰混合盐溶液和碱混合溶液,期间维持三口烧瓶内的氮气氛,并保持混合液的pH值为10~12,滴加结束后,所得的悬浊液被继续密封搅拌10 min,然后置于水浴锅中60℃陈化2~12 h,陈化结束后冷却至室温,抽滤洗涤3~5次,滤出物干燥24 h,即制得EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物。应用于含砷废水处理。本发明所获得的Fe/Mn‑EDTA‑LDH具有良好的层状结构,可用于吸附处理含砷废水,同时在催化、医药及电化学方面具有潜在的应用价值。
  • 摘要附图
    EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用
  • 说明书附图:图1
    EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用
  • 说明书附图:图2
    EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用
  • 说明书附图:图3
    EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用
  • 说明书附图:图4
    EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用
  • 说明书附图:图5
    EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用
  • 说明书附图:图6
    EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2022-05-31 授权
2 2019-12-06 实质审查的生效 IPC(主分类): B01J 20/06 专利申请号: 201910761528.3 申请日: 2019.08.18
3 2019-11-12 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种应用于对水中As(III)和As(V)进行吸附分离的EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法,其特征在于具体步骤为:
(1)将铁锰摩尔比为1:2的铁盐和锰盐混合溶于50 mL去氧水中,密封,磁力搅拌溶解,得到铁锰混合盐溶液;
(2)将氢氧化钠和乙二胺四乙酸二钠混合溶于100 mL去氧水中,密封,磁力搅拌溶解,得到碱混合溶液;
(3)向三口烧瓶中加入100 mL超纯水,密封,在氮气氛下磁力搅拌,将步骤(2)制得的碱混合溶液滴入三口烧瓶中使水溶液的pH值为10 12,然后向三口烧瓶中同时滴加步骤(1)制~
得的铁锰混合盐溶液和步骤(2)制得的碱混合溶液,期间维持三口烧瓶内的氮气氛,并保持混合液的pH值为10 12,滴加结束后,所得的悬浊液被继续密封搅拌10 min,然后置于水浴~
锅中60℃陈化2 12 h,陈化结束后冷却至室温,抽滤洗涤3 5次,滤出物置于60℃烘箱或‑40~ ~
℃真空冷冻干燥机中干燥24 h,即制得EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物,然后过100目筛,密封保存备用。

2.根据权利要求1所述的EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法,其特征在于步骤(3)中在氮气氛下先调节水溶液pH至10 12,以及滴加铁锰混合盐溶液和碱混合溶液期~
间始终维持容器内的氮气氛。

3.一种如权利要求1或2所述的制备方法制备的EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的应用,其特征在于所述EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物应用于对水中As(III)和As(V)进行吸附分离。
说明书

技术领域

[0001] 本发明属于水环境治理技术领域,特别涉及一种EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用。

背景技术

[0002] 在经济飞速发展的同时,经济效益给环境带来的负面影响日渐突显,重金属对环境的污染以及对人类的影响越来越大。其中,重金属对水体的污染最严重、最难控制。处理重金属废水的技术可归纳为三种:化学法、生物法和物理化学法。它们主要包括沉淀,生物絮凝,离子交换、吸附等多种方法。但是其许多价格昂贵,并具有一定的局限性(例如产生二次污染物,使用寿命短,工艺条件要求高等)。吸附法以其成本低、操作方便、效率高、设备简单、材料易再生等优点而备受关注。
[0003] 砷是一种具有毒性和致癌性的物质,可引起皮肤病变、神经、消化和心血管系统障碍。砷在环境中有三价和五价两种价态,三价砷的毒性约为五价砷毒性的60倍,对其的处理已成为全球性的科学难题。统计数据显示,世界上每年约有11万吨砷通过各种途径进入水环境中,对地表水和地下水造成污染,严重威胁着人类健康。因此,解决砷污染问题迫在眉睫。
[0004] 层状双金属氢氧化物(LDHs),即水滑石化合物,至今已有100多年的发展历史,其由于独特的结构特征而被广泛应用于各个领域。吸附和插层性能是LDHs目前的两大研究热2
点。一方面,LDHs具有较大的比表面积(20 250 m/g)和发达的孔隙结构,表明其可以作为~
吸附剂;用作吸附剂时,其除了静电吸附,还有表面络合、物理性吸附、化学性吸附等作用,因此可广泛应用于各类污染物的去除,在印染、造纸、电镀等方面均已有使用LDHs作为吸附剂的报道。另一方面,LDHs是唯一一种可进行插层反应的层状材料,利用这一特点,可在其层间插入特定的客体,组装得到所需的功能性层状纳米材料,进而选择性去除目标污染物。
目前研究报道的铁锰层状双金属氢氧化物大多以碳酸根、硝酸根、氯离子等无机阴离子作为层间阴离子,其主要通过离子交换作用将污染物固定在层板之间从而将污染物去除。
EDTA(乙二胺四乙酸)作为一种金属配合物,能够和溶液中重金属离子形成稳定的螯合物,将EDTA引入到 LDHs层间,既可以发挥LDHs自身的结构特性,又可以发挥EDTA的螯合作用,进而大大提高LDHs对污染物的去除效果。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的制备方法及其应用。通过低饱和共沉淀法直接一步合成EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH,对其物相、结构、成分组成、形貌特征等进行了表征,并将其应用于含As(III)和As(V)模拟废水的吸附试验,实现了对水中As(III)和As(V)的高效去除。
[0006] 制备EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物的具体步骤为:
[0007] (1)将铁锰摩尔比为1:2的铁盐和锰盐混合溶于50 mL去氧水中,密封,磁力搅拌溶解,得到铁锰混合盐溶液。
[0008] (2)将氢氧化钠和乙二胺四乙酸二钠混合溶于100 mL去氧水中,密封,磁力搅拌溶解,得到碱混合溶液。
[0009] (3)向三口烧瓶中加入100 mL超纯水,密封,在氮气氛下磁力搅拌,将步骤(2)制得的碱混合溶液滴入三口烧瓶中使水溶液的pH值为10 12,然后向三口烧瓶中同时滴加步骤~(1)制得的铁锰混合盐溶液和步骤(2)制得的碱混合溶液,期间维持三口烧瓶内的氮气氛,并保持混合液的pH值为10 12,滴加结束后,所得的悬浊液被继续密封搅拌10 min,然后置~
于水浴锅中60℃陈化2 12 h,陈化结束后冷却至室温,抽滤洗涤3 5次,滤出物置于60℃烘~ ~
箱或‑40℃真空冷冻干燥机中干燥24 h,即制得EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物,然后过
100目筛,密封保存备用。
[0010] 所述铁盐和锰盐优选氯化盐。
[0011] 本发明制得的EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物应用于对水中As(III)和As(V)进行吸附分离。
[0012] 本发明的优点在于:本发明所制备的EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物具有良好的典型水滑石的层状结构,且在中性条件下对水中As(III)和As(V)均有较高的去除效果。本发明工艺简单,制备周期短,对去除对人体有严重危害的砷具有重要意义。

实施方案

[0019] 实施例:
[0020] EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH的制备:
[0021] (1)称取4.505 g FeCl3·6H2O(s)和6.583 g MnCl2·4H2O(s)同时加入50 mL去氧水中,密封,磁力搅拌溶解,得到铁锰混合盐溶液(Sol S)。
[0022] (2)将9.6 g NaOH和4.653 g EDTA·二钠混合溶于100 mL去氧水中,密封,磁力搅拌溶解,得到碱混合溶液(Sol B)。
[0023] (3)向三口烧瓶中加入100 mL超纯水,密封,磁力搅拌下通入氮气10 min后,将(Sol B)缓慢滴入三口烧瓶中使溶液pH为12,然后向烧瓶中同时缓慢滴加(Sol S)和(Sol B),期间持续通入氮气,并保持pH值在为12。
[0024] (4)滴加结束后,密封搅拌混合溶液10 min,然后置于60℃水浴锅中陈化2 h。
[0025] (5)陈化结束后冷却至室温,抽滤洗涤3次。
[0026] (6)获得物置于‑40℃真空冷冻干燥机中干燥24 h,即获得EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH,过100目筛,密封保存备用。
[0027] 用本实施例制得的EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH进行以下As(III)和As(V)的吸附去除试验。
[0028] pH对Fe/Mn‑EDTA‑LDH吸附As(III)和As(V)的影响
[0029] 分别取25 mL浓度为50 mg/L,pH调节为2 12的As(III)和As(V)溶液于100 mL塑料~离心管中,Fe/Mn‑EDTA‑LDH投加量为1.2 g/L。在25℃±0.1,转速为180 rpm的摇床上反应
24 h,取上清液过滤膜后采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP‑OES)测定剩余溶液中As(III)和As(V)的浓度,结果如图4所示。从图中可以看出,在pH值为2 10范围内,本实施例制备得~
到的Fe/Mn‑EDTA‑LDH对砷的吸附性能几乎不受pH影响,对As(III)和As(V)均有较高的吸附量和良好的去除效果。
[0030] 时间对Fe/Mn‑EDTA‑LDH吸附As(III)和As(V)的影响
[0031] 分别取25 mL浓度为50 mg/L的As(III)和As(V)溶液于100 mL塑料离心管中,将pH调为7,Fe/Mn‑EDTA‑LDH的投加量为0.5 g/L。在25℃±0.1,转速为180 rpm的摇床上反应5 min 24 h,取上清液过滤膜后采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP‑OES)测定溶液中残留的~As(III)和As(V)的浓度,结果如图5所示。从图中可以看出,本实施例制备得到的Fe/Mn‑EDTA‑LDH对As(III)和As(V)均有良好的去除效果,随着时间的增加,吸附量逐渐增大,对As(III)和As(V)的吸附分别在300 min和700 min后基本趋于稳定。
[0032] 浓度对Fe/Mn‑EDTA‑LDH吸附As(III)和As(V)的影响
[0033] 分别取25 mL浓度分别为5 50 mg/L,pH均调节为7的As(III)和As(V)溶液于100 ~mL塑料离心管中,Fe/Mn‑EDTA‑LDH的投加量为0.5 g/L。在25℃±0.1,转速为180 rpm的摇床上反应24h,取上清液过滤膜后采用电感耦合等离子体光谱仪(ICP‑OES)测定溶液残留的As(III)和As(V)的浓度,结果如图6所示。从图中可以看出,本实施例制备得到的Fe/Mn‑EDTA‑LDH对低浓度的As(III)和As(V)均有良好的去除效果,对于50 mg/L的As(III)和As(V)的去除率均在50%以上。

附图说明

[0013] 图1为本发明实施例制备的EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH的XRD谱图。
[0014] 图2 为本发明实施例制备的EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH的FTIR谱图。
[0015] 图3为本发明实施例制备的EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH的SEM图。
[0016] 图4为pH对EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH吸附As(III)和As(V)的影响图。
[0017] 图5为时间对EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH吸附As(III)和As(V)的影响图。
[0018] 图6为浓度对EDTA插层铁锰层状双金属氢氧化物Fe/Mn‑EDTA‑LDH吸附As(III)和As(V)的影响图。
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