兰天石，徐晶晶，张 钰，徐 艳,*

(1.江苏中能硅业科技发展有限公司，江苏，徐州 221004;

2.徐州工程学院 化学化工学院，江苏 徐州 221018)

层状双金属氢氧化物(LDHs)是一种阴离子层状材料，又称水滑石化合物。它层板离子的组成具有可调变性，因而在医药、新能源、催化和环境等领域具有良好的应用前景[1-3]。

印染废水的排放量较大，在生态系统中自然降解难，因而对生态系统造成了较大的危害。对于印染废水的处理，有膜分离方法、电化学方法、化学氧化法、吸附法等[4-5]。与其它方法相比，吸附法操作简单且价格低廉，因而引起了众多研究者的兴趣。贾云生等[6]采用共沉淀法制备了CaAl-LDHs化合物，研究发现，该化合物对磷酸根具有很好的吸附性能。顾怡冰等[7]制备了锌铝硝酸根类水滑石和锌铝苯丙氨酸类水滑石复合材料，该材料对硫酸根离子具有很好的吸附性能。仇满德等[8]制备了纳米镁铝水滑石化合物，该化合物对甲基橙具有较好的吸附性能。基于上述，本文拟制备MgAl水滑石化合物，并通过添加不同的表面活性剂改善其结构和吸附性能。

1 实验

1.1 MgAl水滑石材料的制备

称取1.23 g 硝酸镁、0.90 g 硝酸铝和1.44 g 尿素溶于150 mL去离子水中，其中Mg2+和Al3+的物质的量比为2，尿素/(Mg+Al)的物质的量之比为3.33。另取一定量的表面活性剂，溶于90 mL去离子水中，制得表面活性剂浓度为0.04 mol/L的溶液，然后将两种溶液混合，搅拌30 min，至于水热釜中，160 ℃，反应6 h。然后对其进行离心分离，将所得固体产物洗涤至中性，70℃干燥24 h，即可制得相应的样品。添加的表面活性剂分别为十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠，分别标记为MgAl-CTAB，MgAl-SDS，MgAl-SLS。未添加表面活性剂的标记为MgAl。

1.2 MgAl水滑石材料的表征

为了检测MgAl水滑石的晶相结构，采用X射线衍射仪对其进行了XRD表征，测试条件为：速率6 °/min，范围2θ = 5° ～ 90°。为了检测MgAl水滑石的层间阴离子，采用傅里叶红外光谱仪对其进行了FT-IR表征，测试条件：扫描光谱范围为4000-500 cm-1。

1.3 MgAl水滑石材料的性能测试

MgAl水滑石材料吸附的对象为200 mL 150 mg/L的甲基橙(MO)溶液，样品的用量为100 mg。在避光条件下，30 ℃，以200 r/min的速度对其进行搅拌，每隔一段时间取一次样，通过紫外-可见分光光度计测试其吸光度，从而得到不同时间下，溶液中甲基橙的浓度。

2 结果与讨论

2.1 XRD表征

图1 不同MgAl水滑石的XRD谱图Fig.1 XRD patterns of different MgAl hydrotalcites

图1为MgAl水滑石材料的XRD谱图。由图1可见，MgAl和MgAl-CTAB样品出现了水滑石的特征峰，对应(003)、(006)、(012)、(015)和(018)晶面，说明该方法可以合成水滑石结构，而添加CTAB后，其衍射峰强度降低，说明表面活性剂的加入影响了水滑石材料的结晶度，其结构的规整性和对称性略有下降。而添加了SDS和SLS的材料，水滑石结构的衍射峰很小，说明SDS和SLS的加入对水滑石材料结构影响显著。

2.2 FT-IR表征

图2 不同MgAl水滑石的FT-IR谱图Fig.2 FT-IR patterns of different MgAl hydrotalcites

2.3 样品的性能评价

图3 不同MgAl水滑石的吸附性能评价结果Fig.3 Adsorption results of different MgAl hydrotalcites

MgAl水滑石材料对甲基橙的吸附性能评价结果如图3所示。由图3可见，150 min后，样品对MO的吸附基本达到平衡，其顺序为：MgAl-CTAB>MgAl-SDS>MgAl-SLS>MgAl。这说明，表面活性剂的加入有利于提高MgAl水滑石材料的吸附性能，其中添加CTAB的样品，仍能保持水滑石的结构，并具有最大的吸附性能。

3 结论

本文分别以硝酸镁和硝酸铝为金属阳离子源，以尿素为沉淀剂，通过水热法制备了MgAl水滑石材料，并添加了不同的表面活性剂调控其结构和吸附性能，研究发现，当添加一定量的CTAB时，对水滑石结构的影响较小，但能够显著提高其对MO的吸附能力。