本發(fā)明屬于無機非金屬功能材料，具體涉及一種類球形擬薄水鋁石團簇體粒子的制備方法及其應用。

背景技術(shù)：

1、剛果紅是一種偶氮染料，被大量用于紡織業(yè)，有統(tǒng)計顯示[p.o.oladoye,m.o.bamigboye,o.d.ogunbiyi,m.t.akano.toxicity?and?decontamination?strategiesof?congo?red?dye[j].groundwater?for?sustainable?development,2022,19:100844]，每年全球各類染料的生產(chǎn)量約為108噸，剛果紅等偶氮染料的生產(chǎn)量占其中的60-70％。在紡織品的生產(chǎn)過程中，染色工藝會產(chǎn)生大量含剛果紅的廢水；此外，剛果紅還被用于酸堿分析、光電子學和醫(yī)學等領(lǐng)域，這些過程也會產(chǎn)生含剛果紅的廢水。有學者評估了剛果紅廢水對環(huán)境的影響，研究表明，剛果紅會影響水環(huán)境中光合生物的生長和代謝活動，而許多處于食物鏈低端的水生動物均以此為食且依賴水中由其產(chǎn)生的氧氣，因此光合生物的生長受阻會影響整個水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)[m.hernández-zamora,h.v.perales-vela,c.m.flores-ortíz,r.o.physiological?and?biochemical?responses?ofchlorella?vulgaris?to?congo?red[j].ecotoxicology?and?environmental?safety,2014,108:72-7]。此外，直接暴露在亞致死剛果紅濃度下的水體或食用了富集了剛果紅的藻類的網(wǎng)紋溞，其生存率和生殖率均會顯著降低[m.hernández-zamora,f.martínez-jerónimo,e.cristiani-urbina,r.o.congo?red?dye?affectssurvival?and?reproduction?in?the?cladoceran?ceriodaphnia?dubia.effects?ofdirect?and?dietary?exposure[j].ecotoxicology,2016,25:1832-1840]，這說明剛果紅對水生動植物均有潛在風險，因此對含有剛果紅的廢水進行無毒化處理是必要的。針對剛果紅廢水的處理，目前已有包括膜分離、生物降解、混凝和吸附法等在內(nèi)的多種技術(shù)手段，其中吸附法因其操作簡便、成本效益高被公認為為可行的方法之一[y.zheng,b.cheng,j.fan,j.yu,w.ho.review?on?nickel-based?adsorption?materials?for?congo?red[j].journal?of?hazardous?materials,2021,403:123559]，尤其是在處理大量高濃度廢水時，因此，研制低成本、吸附性能優(yōu)異的剛果紅吸附劑具有現(xiàn)實意義。

2、擬薄水鋁石常用作吸附劑，也可應用在剛果紅吸附領(lǐng)域。li等人[k.li,g.yuan,l.dong,g.deng,h.duan,q.jia,h.zhang,s.zhang.boehmite?aerogel?with?ultrahighadsorption?capacity?for?congo?red?removal:preparation?and?adsorptionmechanism[j].separation?and?purification?technology,2022,302:122065]以異丙醇鋁為鋁源，采用溶膠-凝膠法并結(jié)合冷凍干燥過程，制備了擬薄水鋁石氣凝膠，其對剛果紅的吸附量達1761mg/g，吸附去除率70.4％。zhou等人[j.zhou,w.cai,z.yang,q.xia,j.chen,j.fan,c.du.n,n-dimethylformamide?assisted?facile?hydrothermalsynthesis?of?boehmite?microspheres?for?highly?effective?removal?of?congo?redfrom?water[j].journal?of?colloid?and?interface?science,2021,583:128-38]以硫酸鋁為鋁源，通過高溫水熱的方法制備了擬薄水鋁石空心微球粒子，其對剛果紅的吸附量達847.5mg/g、吸附去除率為84.8％。li等人[z.li,l.he,w.tian,r.huang,x.wang,d.li,p.tang,y.feng.batch?and?fixed-bed?adsorption?behavior?of?porous?boehmite?withhigh?percentage?of?exposed(020)facets?and?surface?area?towards?congo?red[j].inorganic?chemistry?frontiers,2021,8(3):735-45]以硝酸鋁為鋁源，通過高溫水熱的方法制備了擬薄水鋁石粉末并用海藻酸鈉成型，其對剛果紅的吸附量達1298.3mg/g，吸附去除率為86.6％。

3、上述方法制備的擬薄水鋁石對剛果紅的吸附量較高，但存在著或原料成本高，或反應條件嚴苛等問題，迄今未見有在溫和條件下用低成本原料制備吸附性能優(yōu)異的擬薄水鋁石粒子的報道。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種類球形擬薄水鋁石團簇體粒子的制備方法。

2、本發(fā)明提供一種原料廉價、反應條件溫和的類球形擬薄水鋁石團簇體粒子的制備方法，它由大量納米片相互交織組裝而成，并且對偶氮染料剛果紅有較快的吸附動力學和較高的吸附量。

3、本發(fā)明的再一目的在于提供上述類球形擬薄水鋁石團簇體粒子的應用。

4、本發(fā)明的目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：

5、一種類球形擬薄水鋁石團簇體粒子的制備方法，包括以下步驟：

6、(1)將偏鋁酸鈉溶液加熱至30-60℃，然后加入硝酸溶液進行反應；

7、(2)待步驟(1)中的硝酸溶液加料結(jié)束后，對料漿產(chǎn)物進行離心分離，將濾餅洗滌并干燥后得到所述的擬薄水鋁石產(chǎn)物。

8、優(yōu)選的，步驟(1)中所述偏鋁酸鈉溶液的濃度為0.1-1mol/l，所述硝酸溶液的濃度為0.1-1mol/l；所述偏鋁酸鈉溶液和硝酸溶液的體積比為1:1，濃度相同。

9、在一些優(yōu)選的具體實施方式中，步驟(1)中所述偏鋁酸鈉溶液的濃度選自0.1mol/l、0.3mol/l、0.5mol/l、0.7mol/l或1.0mol/l。

10、在一些優(yōu)選的具體實施方式中，步驟(1)中所述硝酸溶液的濃度選自0.1mol/l、0.3mol/l、0.5mol/l、0.7mol/l或者1.0mol/l。

11、優(yōu)選的，步驟(1)中所述反應的溫度為30-60℃。

12、優(yōu)選的，步驟(1)中所述硝酸溶液的加入速率為0.5-5ml/min。

13、優(yōu)選的，步驟(2)中，所述洗滌是依次用水和無水乙醇進行洗滌；進一步優(yōu)選的，洗滌具體是依次使用水洗滌2次，再用無水乙醇洗滌2次。

14、優(yōu)選的，步驟(2)中所述干燥是指在60℃下干燥12h。

15、在這種類球形擬薄水鋁石團簇體粒子的制備方法中，反應液和洗滌所用的水均為去離子水。

16、本發(fā)明所述類球形擬薄水鋁石團簇體粒子，其是由上述的制備方法制得并由大量相互交織的納米薄片組裝而成。

17、所述類球形擬薄水鋁石粒子的粒徑約為50-200nm。

18、本發(fā)明還提供了上述類球形擬薄水鋁石團簇體粒子吸附水中剛果紅染料的應用。

19、優(yōu)選的，這種應用具體是將類球形擬薄水鋁石團簇體粒子投入到含有剛果紅染料的水中，進行吸附處理。

20、優(yōu)選的，這種應用中，吸附處理的時間是1min-48h。

21、優(yōu)選的，這種應用中，類球形擬薄水鋁石團簇體粒子的用量是20mg，剛果紅溶液的濃度和用量分別是500mg/l和100ml。

22、本發(fā)明類球形擬薄水鋁石團簇體粒子的制備方法簡單，反應條件溫和，對偶氮染料剛果紅的吸附性能優(yōu)異。具體來說，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：

23、(1)反應原料為相對廉價的偏鋁酸鈉和硝酸，反應在常壓、30-60℃下的溫和條件下進行；可以在較高原料濃度條件下制備，產(chǎn)率達86％以上(以擬薄水鋁石化學式alooh計)，其中實施例1-6中擬薄水鋁石的產(chǎn)率分別為86％、86％、85％、86％、88％和88％；在硝酸加入完畢后無需老化。

24、(2)所制備的類球形擬薄水鋁石團簇體粒子對剛果紅染料表現(xiàn)出較快的吸附動力學和較高的吸附量，在10min內(nèi)對剛果紅的吸附量超過1000mg/g，48h時的吸附量可達1757-2353mg/g。