一种核壳结构γ-Al2O3的制备方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种核壳结构γ

【技术实现步骤摘要】
一种核壳结构
γ
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Al2O3的制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于环境污染治理领域，具体涉及一种核壳结构γ
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Al2O3的制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]有机砷化合物被广泛应用于家禽饲料中来控制家禽肠道寄生虫，提高饲料效率。其中，对氨基苯胂酸(p
‑
ASA)是最具代表性的添加剂之一。p
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ASA在家禽体内中几乎没有滞留，全部从尿液和粪便排出。当把动物排泄物用作化肥时，大量的含砷化合物被引入农业土壤。p
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ASA结构上含有的砷酸基团，通过生物和非生物过程它们可以被降解并逐渐转化为剧毒的无机砷，威胁着生态环境及人体健康。因此，在有机砷转化为无机砷之前将其去除是保护环境的关键。
[0003]金属氧化物、氢氧化物和粘土矿物是土壤和沉积物中的重要组成部分，它们因能够吸附各种形态的砷而被广泛应用。例如，公布号为CN111333168A的专利申请公开了将二价铁盐和过硫酸盐加入到含砷的水中生成羟基氧化铁吸附剂，以实现同步氧化降解及原位吸附去除水中有机砷的目的，且其处理前原液有机砷的浓度为0.1～100μM，为微量吸附过程。公布号为CN106277278A的专利申请公开了，通过加入铁氧化物和过氧化氢氧化剂，使砷化合物的状态从有机砷向无机砷转化，同时释放出的无机砷以Fe
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As化学配位键的形式进行有效吸附。Chen等人开展了商用α
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FeOOH和γ
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Al2O3对p
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ASA的吸附研究，当有机砷的初始浓度为50M和pH＝5时，商用γ
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Al2O3吸附有机砷的平衡时间为48h，平衡吸附率达90％(Wan
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Ru Chen,Ching
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Hua Huang.Surface adsorption of organoarsenic roxarsone and arsanilic acid on iron and aluminum oxides[J].Journal of Hazardous Materials,2012,227
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228.)。但上述吸附剂多为微量吸附，处理过程中还可能造成二次污染。基于此，我们亟待寻找吸附效率高、绿色环保的吸附材料以解决有机砷污染的问题。
[0004]模板法是合成一些具有特定形貌材料的常见方法之一。其合成材料时，经常需要加入介孔沸石、蛋白、表面活性剂等作为模板。球形是一种普遍的形貌，如常见的碳球。Sun等人曾以葡萄糖为碳源，在160
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180℃的水热条件下合成出单分散的碳球(Xiaoming Sun,Yadong Li.Colloidal carbon spheres and their core/shell structures with noble
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metal nanoparticles[J].Angewandte Chemie,2004,116(5),607
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611.)。与其它模板相比，上述方法制得的碳球具有粒径相对均一、合成过程绿色环保、操作简单等优点。但文献中报道的以碳球为模板合成的材料大多是空心球结构，例如Jia等人以碳球为模板、尿素为沉淀剂，镥离子以沉淀的形式附着在碳球表面，经过焙烧得到金属氧化物的空心球结构(Guang Jia,Cuimiao Zhang,Liyong Wang,et al.Preparation and luminescence properties of lutetium oxide hollow spheres by a template
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directed route[J].Journal of Alloys and Compounds,2011,509(22),6418
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6422.)。公布号为CN112156783A的专利申请公开了一种Ni
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CaO
‑
Ca
12
Al
14
O
33
双功能催化剂的制备方法及其应用，涉及中间产物薄水铝石包覆碳球粉末的制备过程：(1)室温下将单糖/二糖/多糖中的至
少一种、硫酸铝/硝酸铝/氯化铝中的至少一种、甘氨酸和氨水/氢氧化钠/甲酰胺等中的至少一种沉淀剂加入到水中，在100
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200℃下发生水热反应2
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14h，反应结束后冷却至室温，然后洗涤、干燥得到薄水铝石包覆的碳球粒子。其外壳为薄水铝石，而内核为碳球，经焙烧去除其中的碳球，获得的产物为空心球结构。
[0005]迄今，以碳球为模板合成的金属(氢)氧化物，基本以球形空心结构为主，还较少以碳球为模板时制得核壳结构的金属(氢)氧化物并用于有机砷污染物吸附分离的报道。核壳结构相比空心球形结构，可能存在更大的比表面，更多的孔隙结构和表面基团，因此在提升材料吸附性能上有较大的空间。

技术实现思路

[0006]针对以上现有技术的不足之处，本专利技术提供了一种核壳结构γ
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Al2O3的制备方法，从材料本身出发，提高材料性能，并将其应用于有机砷废水的处理，达到环境污染治理的目的。
[0007]本专利技术目的通过以下技术方案实现：
[0008]一种核壳结构γ
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Al2O3的制备方法，包括以下步骤：
[0009]取碳源、甘氨酸、铝盐和沉淀剂，溶于水中，将所得溶液进行水热反应，反应冷却后取出的产物经分离、洗涤、干燥和研磨后，在空气氛围下焙烧，最终得到核壳结构的γ
‑
Al2O3粒子。
[0010]优选的，所述铝盐为1质量份，碳源为3
‑
5质量份，甘氨酸为0.5
‑
0.7质量份，沉淀剂为1
‑
3体积份；水为50体积份。本专利技术中1质量份：1体积份＝1g/mL。
[0011]优选的，所述碳源为木糖、核糖和阿拉伯糖中的一种或者两种以上，所述铝盐为硝酸铝，所述沉淀剂为甲酰胺。
[0012]优选的，所述水热反应的时间为18
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30h。
[0013]优选的，所述水热反应温度为170
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190℃。
[0014]优选的，所述焙烧的温度为600℃，焙烧的时间为2h。
[0015]优选的，所述核壳结构γ
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Al2O3应用于有机砷废水的处理。
[0016]本专利技术所述方法制得的核壳结构γ
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Al2O3，其内核直径为0.8～1.6μm，壳层厚度约0.2～0.4μm。
[0017]具体包括如下步骤:将核壳结构γ
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Al2O3加入到有机砷废水，搅拌下反应，直至反应达到平衡吸附。
[0018]优选的，所述有机砷废水为含对氨基苯胂酸的废水。
[0019]优选的，所述有机砷废本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核壳结构γ
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Al2O3的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：取碳源、甘氨酸、铝盐和沉淀剂，溶于水中，将所得溶液进行水热反应，反应冷却后取出的产物经分离、洗涤、干燥和研磨后，在空气氛围下焙烧，最终得到核壳结构的γ
‑
Al2O3粒子。2.根据权利要求1所述一种核壳结构γ
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Al2O3的制备方法，其特征在于，所述铝盐为1质量份，碳源为3
‑
5质量份，甘氨酸为0.5
‑
0.7质量份，沉淀剂为1
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3体积份；水为50体积份。3.根据权利要求1所述一种核壳结构γ
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Al2O3的制备方法，其特征在于，所述碳源为木糖、核糖和阿拉伯糖中的任一种或两种以上，所述铝盐为硝酸铝，所述沉淀剂为甲酰胺。4.根据权利要求1所述一种核壳结构γ
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Al2O3的制备方法，其特征在于，所述水热反应的时间为18
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30h，所述水热反应的温度为170
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【专利技术属性】
技术研发人员：蔡卫权，罗锦璐，党成雄，彭锦豪，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：