本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种利用类水滑石净化废水的方法。
背景技术：
废水处理方法主要分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类。物理处理法通过物理作用分离、回收废水中不解的呈悬浮状态的污染物(包括油膜和油珠)的废水理法，可分为重力分离法、离心分离法和筛滤截留法等。通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。在化学处理法中，以投加药剂产生化学反应为基础的处理单元是：混凝、中和、氧化还原等；而以传质作用为基础的处理单元则有：萃取、汽提、吹脱、吸附、离子交换以及电渗析和反渗透等。后两种处理单元又合称为膜分离技术。其中运用传质作用的处理单元既具有化学作用，又有与之相关的物理作用，所以也可从化学处理法中分出来，成为另一类处理方法，称为物理化学法。
水滑石类化合物作为新型无机金属材料由于其本身优异的特性而被广泛用于催化、吸附、有机物的降解等许多方面，因此也成为了研究人员研究的一种重要材料。
水滑石和类水滑石是一种阴离子型层状黏土材料，结构与二维水镁石相似，是八面体共用棱形成单元层的一种结构，位于层上的金属可在一定的范围内被其他金属同晶取代，oh基团在八面体的边与边之间形成层状，层板和层间阴离子通过氢键连接，这样使得ldhs层间阴离子具有可交换性。其具体的化学通式为：[mii1-xmiiix(oh)2]an-x/n·mh2o。其中m2+为cu，co，ni，mn，f等二价金属阳离子，m3+为al，cr，fe，v，y，ga等三价金属阳离子；a为co32-，no3–，cl–，oh–，so42-，po43-，c6h4(coo)22-等无机和有机离子以及络合离子，层间阴离子不同会使得ldhs的层间距也不同。最常见的水滑石为mg-al类型的水滑石，即mg6al2(oh)16co3·nh2o。目前，在印染、造纸、电镀和核废水处理等方面已有使用ldh、ldo作为离子交换剂或吸附剂的研究报道。但是其处理过程较为复杂，且成本较高，不适用于大规模推广。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种利用类水滑石净化废水的方法，提高了废水净化的效率且降低了成本。
本发明所采用的技术方案是，一种利用类水滑石净化废水的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将废水进行静置，过滤，得到滤液a；
步骤2，向滤液a中加入碱液，进行碱化反应，待反应结束后，过滤，得到滤液b；
步骤3，向滤液b中加入类水滑石，进行吸附反应，之后向反应中通入co2，形成固体沉淀，过滤，即可完成废水净化。
本发明的特点还在于，
步骤1中，静置时间为24h-72h。
步骤2中，碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化镁溶液、氢氧化铝溶液中的任意一种；碱液与滤液a的体积比为1：500-800；碱化反应温度为60-80℃，反应时间为3h～5h。
步骤3中，类水滑石与滤液b的质量比为0.5：60-150；反应温度为40-100℃，反应时间为10h-48h。
步骤3中，co2流量为100ml/min-150ml/min，通入时间为2h～5h。
步骤3中，类水滑石的制备方法为：
步骤a，将mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水混合均匀，得到混合盐溶液；
步骤b，将naoh溶液与混合盐溶液分别滴定于na2co3溶液中控制滴定的速度，控制溶液ph在9-11之间，完成滴定后，使混合溶液加热升温至55-75℃，搅拌并陈化，冷却，采用去离子水将溶液洗涤至中性，干燥，研磨，过筛，即可得到类水滑石。
步骤a中，mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水的质量比为2-4：0.5-1：0.05-0.15：0.01-0.1：60-150。
步骤b中，滴定时间为1-3h；陈化时间为2h-5h；干燥温度为60-110℃，干燥时间为12h-30h；过筛时，采用80目的筛网。
步骤b中，naoh溶液、混合盐溶液、na2co3溶液的体积比为150-200：50-70：40-60；naoh溶液的质量浓度为3-5％；na2co3溶液的质量浓度为0.5-1.5％。
本发明的有益效果是，
水滑石作为一种具有很大潜力的酚类吸附剂，可以从废水中吸附三氯苯酚(tcp)、三硝基苯酚(tnp)等，利用水滑石的层间结构、阴离子的可交换性以及记忆效应，对水中的阴离子及其他有机物进行吸附，提高了废水净化的效率，且该方法操作步骤简单，绿色环保，成本低廉。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种利用类水滑石净化废水的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将废水进行静置，过滤，得到滤液a；
静置时间为24h-72h；
步骤2，向滤液a中加入碱液，进行碱化反应，待反应结束后，过滤，得到滤液b；
碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化镁溶液、氢氧化铝溶液中的任意一种；
碱液与滤液a的体积比为1：500-800；
碱化反应温度为60-80℃，反应时间为3h～5h；
步骤3，向滤液b中加入类水滑石，进行吸附反应，之后向反应中通入co2，形成固体沉淀，过滤，即可完成废水净化；
类水滑石与滤液b的质量比为0.5：60-150；
反应温度为40-100℃，反应时间为10h-48h；
co2流量为100ml/min-150ml/min，通入时间为2h～5h；
类水滑石的制备方法为：
步骤a，将mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水混合均匀，得到混合盐溶液；
mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水的质量比为2-4：0.5-1：0.05-0.15：0.01-0.1：60-150；
步骤b，将naoh溶液与混合盐溶液分别滴定于na2co3溶液中控制滴定的速度，控制溶液ph在9-11之间，完成滴定后，使混合溶液加热升温至55-75℃，搅拌并陈化，冷却，采用去离子水将溶液洗涤至中性，干燥，研磨，过筛，即可得到类水滑石；
滴定时间为1-3h；陈化时间为2h-5h；干燥温度为60-110℃，干燥时间为12h-30h；过筛时，采用80目的筛网；
naoh溶液、混合盐溶液、na2co3溶液的体积比为150-200：50-70：40-60；
naoh溶液的质量浓度为3-5％；na2co3溶液的质量浓度为0.5-1.5％。
水滑石及类水滑石材料具有较大的比表面积和一定的碱性，因此可以用来吸附一些酸性氧化物，如co2、no2、so3等。同样的，还可以用来吸附水体中一些有害的无机离子，达到净化水的目的。本发明方法简化了废水净化过程，同时对设备要求低，操作简便，极大地降低了成本。
实施例1
本发明一种利用类水滑石净化废水的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将废水进行静置，过滤，得到滤液a；
静置时间为24h；
步骤2，向滤液a中加入碱液，进行碱化反应，待反应结束后，过滤，得到滤液b；
碱液为氢氧化钠溶液；碱液与滤液a的体积比为1：500；
碱化反应温度为60℃，反应时间为3h；
步骤3，向滤液b中加入类水滑石，进行吸附反应，之后向反应中通入co2，形成固体沉淀，过滤，即可完成废水净化；
类水滑石与滤液b的质量比为0.5：60；
反应温度为40℃，反应时间为10h；
co2流量为100ml/min，通入时间为2h；
类水滑石的制备方法为：
步骤a，将mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水混合均匀，得到混合盐溶液；
mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水的质量比为2：0.5：0.05：0.01：60；
步骤b，将naoh溶液与混合盐溶液分别滴定于na2co3溶液中控制滴定的速度，控制溶液ph为9，完成滴定后，使混合溶液加热升温至55℃，搅拌并陈化，冷却，采用去离子水将溶液洗涤至中性，干燥，研磨，过筛，即可得到类水滑石；
滴定时间为1h；陈化时间为2h；干燥温度为60℃，干燥时间为12h；过筛时，采用80目的筛网；
naoh溶液、混合盐溶液、na2co3溶液的体积比为150：50：40；
naoh溶液的质量浓度为3％；na2co3溶液的质量浓度为0.5％。
采用本实施例的方法对废水进行净化处理，对其上层清液进行检测发现，废水中的金属离子去除率为91.5％。
实施例2
本发明一种利用类水滑石净化废水的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将废水进行静置，过滤，得到滤液a；
静置时间为30h；
步骤2，向滤液a中加入碱液，进行碱化反应，待反应结束后，过滤，得到滤液b；
碱液为氢氧化钾溶液；碱液与滤液a的体积比为1：600；
碱化反应温度为70℃，反应时间为4h；
步骤3，向滤液b中加入类水滑石，进行吸附反应，之后向反应中通入co2，形成固体沉淀，过滤，即可完成废水净化；
类水滑石与滤液b的质量比为0.5：80；
反应温度为60℃，反应时间为15h；
co2流量为120ml/min，通入时间为3h；
类水滑石的制备方法为：
步骤a，将mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水混合均匀，得到混合盐溶液；
mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水的质量比为3：0.5：0.08：0.08：100；
步骤b，将naoh溶液与混合盐溶液分别滴定于na2co3溶液中控制滴定的速度，控制溶液ph为10，完成滴定后，使混合溶液加热升温至65℃，搅拌并陈化，冷却，采用去离子水将溶液洗涤至中性，干燥，研磨，过筛，即可得到类水滑石；
滴定时间为1.5h；陈化时间为4h；干燥温度为100℃，干燥时间为20h；过筛时，采用80目的筛网；
naoh溶液、混合盐溶液、na2co3溶液的体积比为200：65：50；
naoh溶液的质量浓度为3％；na2co3溶液的质量浓度为1.5％。
采用本实施例的方法对废水进行净化处理，对其上层清液进行检测发现，废水中的金属离子去除率为88..6％。
实施例3
本发明一种利用类水滑石净化废水的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将废水进行静置，过滤，得到滤液a；
静置时间为48h；
步骤2，向滤液a中加入碱液，进行碱化反应，待反应结束后，过滤，得到滤液b；
碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化镁溶液、氢氧化铝溶液中的任意一种；
碱液与滤液a的体积比为1：700；
碱化反应温度为80℃，反应时间为5h；
步骤3，向滤液b中加入类水滑石，进行吸附反应，之后向反应中通入co2，形成固体沉淀，过滤，即可完成废水净化；
类水滑石与滤液b的质量比为0.5：120；
反应温度为80℃，反应时间为40h；
co2流量为150ml/min，通入时间为4h；
类水滑石的制备方法为：
步骤a，将mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水混合均匀，得到混合盐溶液；
mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水的质量比为3：0.8：0.15：0.1：140；
步骤b，将naoh溶液与混合盐溶液分别滴定于na2co3溶液中控制滴定的速度，控制溶液ph为10.5，完成滴定后，使混合溶液加热升温至65℃，搅拌并陈化，冷却，采用去离子水将溶液洗涤至中性，干燥，研磨，过筛，即可得到类水滑石；
滴定时间为3h；陈化时间为4h；干燥温度为100℃，干燥时间为20h；过筛时，采用80目的筛网；
naoh溶液、混合盐溶液、na2co3溶液的体积比为200：70：45；
naoh溶液的质量浓度为5％；na2co3溶液的质量浓度为1％。
采用本实施例的方法对废水进行净化处理，对其上层清液进行检测发现，废水中的金属离子去除率为85％。
实施例4
本发明一种利用类水滑石净化废水的方法，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将废水进行静置，过滤，得到滤液a；
静置时间为72h；
步骤2，向滤液a中加入碱液，进行碱化反应，待反应结束后，过滤，得到滤液b；
碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化镁溶液、氢氧化铝溶液中的任意一种；
碱液与滤液a的体积比为1：800；
碱化反应温度为80℃，反应时间为5h；
步骤3，向滤液b中加入类水滑石，进行吸附反应，之后向反应中通入co2，形成固体沉淀，过滤，即可完成废水净化；
类水滑石与滤液b的质量比为0.5：150；
反应温度为100℃，反应时间为48h；
co2流量为150ml/min，通入时间为5h；
类水滑石的制备方法为：
步骤a，将mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水混合均匀，得到混合盐溶液；
mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水的质量比为4：1：0.15：0.1：150；
步骤b，将naoh溶液与混合盐溶液分别滴定于na2co3溶液中控制滴定的速度，控制溶液ph为11，完成滴定后，使混合溶液加热升温至75℃，搅拌并陈化，冷却，采用去离子水将溶液洗涤至中性，干燥，研磨，过筛，即可得到类水滑石；
滴定时间为3h；陈化时间为5h；干燥温度为110℃，干燥时间为12h；过筛时，采用80目的筛网；
naoh溶液、混合盐溶液、na2co3溶液的体积比为150：50：:60；
naoh溶液的质量浓度为5％；na2co3溶液的质量浓度为1.5％。
采用本实施例的方法对废水进行净化处理，对其上层清液进行检测发现，废水中的金属离子去除率为90％。
技术特征：
1.一种利用类水滑石净化废水的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：
步骤1，将废水进行静置，过滤，得到滤液a；
步骤2，向滤液a中加入碱液，进行碱化反应，待反应结束后，过滤，得到滤液b；
步骤3，向滤液b中加入类水滑石，进行吸附反应，之后向反应中通入co2，形成固体沉淀，过滤，即可完成废水净化。
2.根据权利要求1所述的一种利用类水滑石净化废水的方法，其特征在于，所述步骤1中，静置时间为24h-72h。
3.根据权利要求1所述的一种利用类水滑石净化废水的方法，其特征在于，所述步骤2中，碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化镁溶液、氢氧化铝溶液中的任意一种；碱液与滤液a的体积比为1：500-800；碱化反应温度为60-80℃，反应时间为3h～5h。
4.根据权利要求1所述的一种利用类水滑石净化废水的方法，其特征在于，所述步骤3中，类水滑石与滤液b的质量比为0.5：60-150；反应温度为40-100℃，反应时间为10h-48h。
5.根据权利要求1所述的一种利用类水滑石净化废水的方法，其特征在于，所述步骤3中，co2流量为100ml/min-150ml/min，通入时间为2h～5h。
6.根据权利要求1所述的一种利用类水滑石净化废水的方法，其特征在于，所述步骤3中，类水滑石的制备方法为：
步骤a，将mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水混合均匀，得到混合盐溶液；
步骤b，将naoh溶液与混合盐溶液分别滴定于na2co3溶液中控制滴定的速度，控制溶液ph在9-11之间，完成滴定后，使混合溶液加热升温至55-75℃，搅拌并陈化，冷却，采用去离子水将溶液洗涤至中性，干燥，研磨，过筛，即可得到类水滑石。
7.根据权利要求6所述的一种利用类水滑石净化废水的方法，其特征在于，所述步骤a中，mg(no3)2·6h2o、al(no3)3·9h2o、zn(no3)2·6h2o、cr(no3)3·9h2o与水的质量比为2-4：0.5-1：0.05-0.15：0.01-0.1：60-150。
8.根据权利要求6所述的一种利用类水滑石净化废水的方法，其特征在于，所述步骤b中，滴定时间为1-3h；陈化时间为2h-5h；干燥温度为60-110℃，干燥时间为12h-30h；过筛时，采用80目的筛网。
9.根据权利要求6所述的一种利用类水滑石净化废水的方法，其特征在于，所述步骤b中，naoh溶液、混合盐溶液、na2co3溶液的体积比为150-200：50-70：40-60；naoh溶液的质量浓度为3-5％；na2co3溶液的质量浓度为0.5-1.5％。
技术总结
本发明公开了一种利用类水滑石净化废水的方法，具体为：首先，将废水进行静置，过滤，得到滤液a；向滤液a中加入碱液，进行碱化反应，待反应结束后，过滤，得到滤液b；最后向滤液b中加入类水滑石，进行吸附反应，之后向反应中通入CO2，形成固体沉淀，过滤，即可完成废水净化。利用水滑石的层间结构、阴离子的可交换性以及记忆效应，对水中的阴离子及其他有机物进行吸附，提高了废水净化的效率，且该方法操作步骤简单，绿色环保，成本低廉。
技术开发人、权利持有人：孙宏荣;司亚鹏
