用合成合成层状双金属氢氧化物提取砷KanchanGrovera,b,SridharKomarnenia,b,HiroakiKatsukic，a:b:c:美国宾夕法尼亚州立大学,大学科学院，材料研究所，PA16802，美国美国宾夕法尼亚州立大学,大学科学院，谷物与土壤科学系，PA16802，美国佐贺陶瓷研究实验室，3037-7，有田町，佐贺844-0024，日本摘要：为了从溶液中移除砷，两种形式的层状双金属氢氧化物（LDHs），有着不同的层和夹层组成结构的水滑石和水铝钙石被用来做研究。动力学研究告诉我们阴离子交换的过程是非常迅速的，并且显然可是达到一个在8-16h范围的稳定状态。在水滑石和水铝钙石中的硝酸盐，砷的提取度分别为87.5%和83.6%。由于室温下合成的层状双金属氢氧化物有着较小的晶体粒度（较高的表面积），所以它拥有比用热水方式合成的层状双金属氢氧化物更高的提取度。正如预期的那样，煅烧后的水滑石有着比未煅烧的碳酸盐形式更高的提取度。提取的过程就是水滑石形式的LDH中的阴离子交换，如同被X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）证实的但又有可能在水铝钙石形式的LDH中出现的溶解和再沉淀过程。关键词：砷，层状双金属氢氧化物，水滑石，水铝钙石，阴离子交换一．前言在世界的很多地方都报道出了砷污染水的情况。砷作为一种有毒的污染物，可以通过自然界自身和人类行为两种方式混入水源。引用被砷污染过的水源可能导致一系列包括癌症和出生缺陷在内的严重的健康问题（Wuetal.,1989）。世界卫生组织（WHO）建议的饮用水中砷的含量为10ppd（WHO,1993）。砷以4种氧化形式存在在自然界中：3-，0，3+，和5+。但是，3价的亚砷酸盐和5价的砷酸盐是存在于自然界水源里的基本形式（FergusonandAnderson,1974）。砷酸盐类在充满氧气的环境中，比如表层水域，是热力上所讲的稳定的，而相反的，亚硝酸盐类则是在氧气稀少的环境如地下水域里十分稳定（MooreandRamamoorthy,1984）。3价类的（亚硝酸盐）比5价类的（硝酸盐）毒性更强而且更难处理（WHO，1981）。无数技术已经被用于从水中去除砷，这些技术包括凝固，吸附，反渗透，和超滤。许多的材料，例如包含铁粒子的活性碳，赤铁矿和长石，二氧化钛，氧化铁，零价铁，针铁矿，和镧的化合物，也已经被报道说可以用来去除砷。用水滑石型和水铝钙石型的人造合成粘土，也被称为层状双金属氢氧化物，已经用来指导一些有限的研究（Bhaumiketal.,2004;Gillman,2005）。这些材料与其他实验研究材料相比可能会提供一个成本效益的选择。现行的大量研究的目的在于合成有着不同的层和夹层组成结构的水滑石和水铝钙石来去除砷，并且研究在提取砷酸盐中M2+/M3+的比例和夹层中阴离子的作用。亚砷酸盐的提取原理也同样要研究。层状双金属氢氧化物也同样被叫做水滑石或阴离子粘土。在层和夹层中这些化合物中的铁所带的电荷与在如蒙脱石这样阳离子粘土中发现的窍喾吹摹?层状双金属氢氧化物的结构是从矿物态的氢氧镁石中获取的。在这些矿物中，镁是被氢氧离子以八面体的形式包围着，而且不同的八面体用它们共有的边缘去形成无限的覆盖面（(Kovandaetal.,1999）。当一些二价离子被三价阳离子所取代，层上就出现一个正电荷，它在夹层由阴离子和水分子补偿（Taylor,1969;Cavanietal.,1991;DeRoyetal.,1992;RivesandUlibarri,1999）。这些二价或三价离子构成的八面体单位用它们共享的边缘形成无限的覆盖面。这些覆盖面堆放在彼此顶部并且主要是通过静电粘合在一起。层状双金属氢氧化物与像云母这样的阳离子粘土相比有着相对薄弱的夹层粘合，所以它展示出极好的捕捉无机阴离子污染物的能力（Hourietal.,1998;Rohetal.,2000;Tezukaetal.,2004）。他们具有较大的表面积，比得上阴离子交换树脂的阴离子交换能力，还有良好的热稳定性（Bish,1980;Cavanietal.,1991;Vaccari,1998;Dasetal.,2004）。二．材料和方法2.1层状双金属氢氧化物的合成共沉淀发过去被用来合成有着由氢化物，碳酸盐或者硝酸盐构成的夹层和由Mg-Al构成的层（Mg2+/Al3+=4,3,和2）的水滑石以及有着由(Ca2+/Al3+=4,3,和2)构成的层和由氯化物或硝酸盐构成的夹层的水铝钙石。一份镁铝比率是3的6水氯化镁和6水氯化铝水溶液，在大量搅拌的条件下逐滴加入氢氧化钠基本溶液。在这个过程中，超过10的PH值一直保持不变。这个滴加的过程会在3到4个小时里完成。在室温下搁置24小时使其成熟，将会得到浓稠的悬