采用MgAl基层状双氢氧化物(MgAl- ldh)作为吸附剂去除水溶液中的氧阴离子铬。采用共沉淀法成功合成了MgAl-LDH，并用x射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜和x射线能谱仪(SEM-EDX)对其进行了表征。对MgAl-LDH进行热处理，以提高铬的吸附性能。样品分别在220°C和450°C处理。MgAl-LDH对总铬的吸附能力差异可以忽略不计₀₀₀和MgAl-LDH₂₂₀分别为12.56 mg/g和11.01 mg/g。经450℃热处理的MgAl-LDH在铬浓度为500g/l时，对铬的最大吸附量为88.07 mg/g₄₅₀)．结果表明，经过热处理的MgAl-LDH在一定温度下仍保持了记忆效应，提高了铬去除效率。

饮用水中六价铬(Cr)是由于自然和人类活动引起的毒性最大的重金属污染物之一。电镀、制革、水泥、采矿、印染、摄影等行业的废水中存在铬污染[1,2]。

根据世界卫生组织（WHO）指南，饮用水中铬的最大浓度限制为0.05 mg/L[3]。Cr（VI）具有高度的流动性，被认为对大多数生物体具有剧毒和致突变作用；在人类中，其主要作用是影响皮肤、肝脏、肾脏和呼吸器官，导致多种疾病，如皮炎、肝肾小管坏死、支气管炎和支气管肺癌[4]。此外，六价铬比三价铬毒性更大。这是由于六价铬易于还原、易移动，并通过表面吸收途径进入细胞。另一方面，三价铬是惰性的，并在生物pH值下沉淀，因此三价铬无毒[5,6]。

近年来发展起来的层状双氢氧化物(LDHs)是一类合成的二维纳米级阴离子粘土，其结构与水滑石、Mg(OH) 2[7]密切相关。层状双氢氧化物可以用一般公式[M^２＋_{1 - x}米^３＋_x(哦)₂］^{x +}(一)^nˉ）_{x / n}mH₂O、 我在哪里^２＋和M^３＋分别为二价和三价阳离子;x是M^２＋/ M^３＋摩尔比和A^nˉ是一种阴离子。由于LDH具有独特的物理化学性质、具有大量的阴离子，且价格低廉，因此它可以作为吸附剂、催化剂前驱体、药物稳定剂和离子导体等多种应用。它们在水溶液中表面带正电。因此，带负电荷的污染物很容易吸附在它们上面。吸附和插层空间对吸附带负电荷的阴离子[8]起主导作用。由于层间阴离子的互换性和片状材料的高电荷密度，LDH作为吸附剂去除砷酸盐[9]、磷酸盐[10]和氟化物[11]等有害阴离子的研究备受关注。

热处理作为一种有效的改性方法，有利于增强衍生物的表面缺陷，有利于内部反应。在一定温度下煅烧的LDHs(层状双氧化物，简称LDO)在水溶液[12]中保持“记忆效应”。

在本研究中，MgAl层状双氢氧化物（MgAl-LDH）在220°C和450°C下进行热处理。这两个温度是MgAl LDH结构的主要改变。因此，选择了三种类型的LDH，包括在220°C和450°C下煅烧的未煅烧MgAl LDH，来研究从水溶液中吸附铬。因此，我们特别研究了会发生什么样的变化吸附剂吸附铬后三种吸附剂的结构。

材料

六水合氯化镁（MgCl₂h·6₂O） ，六水合氯化铝（AlCl_3.h·6₂O） ，氢氧化钠（NaOH），碳酸钠（Na₂有限公司_3.)和二水重铬酸钠（Na₂Cr₂O₇·2H₂O） 具有分析级的产品用于LDH的合成，从Sigma-Aldrich Co.，Ltd.购买，未经进一步净化即可使用。在整个合成和处理过程中使用去离子水。

MgAl-LDH的合成及热处理

采用传统的共沉淀法[13]合成了MgAl-LDH吸附剂。在一个典型的程序中，24.1 g氯化镁₂h·6₂O（0.198 M）和9.6 g氯化铝_3.h·6₂O（0.0662 M）溶解在600 cm中^3.蒸馏水(溶液1)。通过溶解31.8 g Na制备溶液2₂有限公司_3.（0.3米）英寸400厘米_3.蒸馏水。在25°C（环境温度下）的恒定搅拌下，将溶液1和2添加到1 L蒸馏水中，然后通过添加1 M NaOH将混合溶液的pH值保持在10。混合物在60°C下老化4小时。然后用滤纸分离沉淀物，并用蒸馏水冲洗。将湿固体在50℃下干燥24小时以获得MgAl LDH。MgAl LDH的热处理在220°C和450°C温度的烘箱中在空气中进行4小时。取10g MgAl LDH进行热处理。热处理后，MgAl LDH在220℃和450℃下的质量损失分别为18%和37.5%。

吸附实验

通过溶解钠制备Cr（VI）储备溶液₂Cr₂O₇·2H₂在0.5分钟到1440分钟的时间范围内，研究了MgAl LDH（MgAl LDH）在100 mg/l的恒定铬浓度下的吸附动力学₀₀₀)以及在220°C下进行热处理的MgAl-LDH（MgAl-LDH₂₂₀).对于在450°C下进行热处理的MgAl LDH（MgAl LDH₄₅₀)使用浓度为500 mg/l的铬。所有实验均在200 rpm的恒定搅拌下进行。吸附等温线在25°C下进行，初始pH值为7.0，吸附剂剂量保持为5 g/l。通过添加少量HCl和含有0.1 N con的NaOH溶液，将溶液pH调整至所需值集中。

测量

利用CuK α辐射(n=1.5418 Ǻ)在Philips PW1800衍射仪上记录x射线衍射图，该衍射仪工作于40 kV和40 mA，有0.25°发散缝，0.5°反散射缝，1.5 - 20°(2θ)，步长为0.0167°。采用扫描电子显微镜(SEM, S-3400 N，日立，东京，日本)配备能量色散x射线(EDX)。pH值用数字pH计(pH300，汉纳仪器，意大利)测量。热重和差热分析(TGA和DTA)使用TG/DTA7300(日立Exstar)进行，温度范围为25-970°C，升温速率为5°C/min，空气流动(100 cm3/min)。用紫外-可见分光光度法在450nm处测定溶液中铬的浓度。采用BH-1200马弗炉对MgAl-LDH进行热处理。

XRD的MgAl-LDH₀₀₀:用XRD对合成的MgAl-LDH进行表征，如图1所示。在2Ө下方(003)和(006)处有三个尖锐对称的LDHs峰，是片层材料的特征。

SEM图像SEM- edx分析:MgAl-LDH的形貌₀₀₀用SEM、EDX对其进行了表征。如图2所示，呈现出典型的类水滑石结构，有序性明显。的MgAl-LDH₀₀₀纳米粒子分布均匀，具有层状双重结构。层状双结构之间的距离在20-30 nm左右。金属比是表征MgAl-LDH的一个重要参数₀₀₀Mg/Al的摩尔比为2.57，与初始Mg/Al的摩尔比一致。

MgAl-LDH的DTA和TGA分析₀₀₀图3为MgAl-LDH的TGA和DTA图谱。在DTA曲线上，第一个吸热峰出现在182°C，在223°C停止。TGA曲线急剧下降至205°C，表示夹层和吸附水的损失。第二个吸热过程发生在393°C，结束于440°C。吸热过程结束后，TGA曲线斜率减小到440°C。层间羟基和碳酸盐阴离子在223-440℃范围内发生分解[13,14]。热处理是增强衍生物表面缺陷和内部反应的有利方法之一。在特定温度下热处理的MgAl-LDH在水溶液中保持“记忆效应”。此外，MgAl-LDH可以很容易地通过加热到一定的温度转移到符合的混合氧化物，通常涉及在220°C脱水，二羟基化，和在450°C分解阴离子:

1.脱水(100 - 220°C): [M²_{1 - x}米^3._x(哦)₂］^x+ (^n-）_{x / n}.mH₂O^→[M]²_{1 - x}米^3._x(哦)₂］^{x +}(一)^n-）_{x / n}

2.脱羟基(350 - 450°C): [M²_{1 - x}米^3._x(哦)₂］^x+ (^n-）_{x / n}^→[M]²_{1 - x}米^3._xO)^{x +}(一)^n-）_{x / n}

3.阴离子分解（420-450°C）：[M²_{1 - x}米^3._xO)^{x +}(一)^n-）_{x / n}^→米²_{1 - x}米^3._xO_{1 + x / 2}(博_y）

波在哪里_y)表示分解阴离子的种类[15,7]。根据DTA和TGA数据，MgAl LDH的物理化学特性在220°C和450°C温度下发生变化。因此，MgAl LDH在220°C和450°C温度下进行热处理。

XRD的MgAl-LDH₀₀₀， MgAl-LDH和MgAl-LDH₄₅₀：图4显示了合成和热处理的LDH的XRD图谱。图4a是类水滑石图谱的典型图谱。对于MglAl LDH₂₂₀，MglAl-LDH有显著变化₂₂₀和MglAl-LDH₄₅₀．MgAl-LDH的(003)面在12.9°2θ值处的强烈而尖锐的反射₀₀₀对于MglAl LDH，移动到15.3°₂₂₀．另一方面，MgAl-LDH在较高的2θ值处有较宽的不对称反射₀₀₀MgAl-LDH消失₂₂₀由于加热至220°C和去除层间氢化物。对于MglAl-LDH₄₅₀，MgAl-LDH的清晰衍射峰₀₀₀被宽峰取代，因此代表较差的长程有序相。具有非常微小的纳米颗粒甚至非晶相的纳米晶材料对应于这些宽峰[12]。

MgAl-LDH对Cr (VI)的吸附研究₀₀₀，MgAl-LDH₂₂₀和MgAl-LDH₄₅₀

pH值对铬吸收的影响：图5显示了吸附在MgAl LDH上的铬的定量分析₀₀₀，MgAl-LDH₂₂₀和MgAl-LDH₄₅₀在不断增加的pH水平。曲线上的差异可以解释为吸附剂固有的化学和物理性质。随着pH的降低，吸附剂与铬的反应活性增强。在酸性介质中，吸附剂是高度质子化的，这一特性增加了氧阴离子的吸引作用，因为没有负电荷。铬的吸附受溶液ph值的显著影响₄₅₀在pH值为5.0时，在一L水溶液中吸附108.7 mg铬，这表示最大吸附量。然而，MgAl-LDH对铬的吸附₂₂₀小于MgAl-LDH₀₀₀．这可以解释为MgAl氧化层片间缝隙的收缩。MgAl-LDH的最大吸附量₀₀₀pH3时MgAl-LDH220分别为11.79 mg/g和6.85 mg/g。吸附容量MgAl-LDH₄₅₀是MgAl-LDH的9倍₀₀₀通过吸附剂吸附铬的主要阴离子交换机制进行了解释。MgAl LDH可通过三种不同机制去除溶液中的阴离子，如外表面吸附、阴离子交换插层和煅烧材料重建插层[16]这意味着MgAl-LDH的晶体结构₄₅₀在450°C下被破坏为非晶态纳米材料，可以获得MgAl双氧化物。当发生铬吸附时，由于LDH的记忆效应，MgAl-LDH450发生了重构和再结晶[7]。

图6显示了使用三种吸附剂测量的初始溶液pH值为7.0时铬的吸附动力学。它表明吸附速率在360分钟内急剧增加，然后在700分钟内几乎稳定下来。此外，MgAl LDH发生了平衡₄₅₀. MgAl-LDH的吸附速率₂₂₀和MgAl-LDH₀₀₀在几秒钟内增加并达到平衡，但后一种吸附剂的吸附量与MgAl LDH相比非常低₄₅₀．

图7为pH为7时，三种吸附剂对铬浓度增加时的吸附量。MgAl-LDH之间无明显差异₀₀₀和MgAl-LDH₂₂₀当溶液中的铬浓度达到500 mg/l时，两种吸附剂对铬的吸附量都增加到11 mg/g。当铬浓度增加到500 mg/l以上时，吸附量可能会减少，这可能是由于解吸过程可能同时发生。在MgAl LDH的情况下₄₅₀，吸附容量显著增加，直到溶液中的铬浓度达到500 mg/l。因此，即使浓度增加到1000 mg/l，也会发生平衡。MgAl LDH的总容量₀₀₀，MgAl-LDH₂₂₀和MgAl-LDH₄₅₀分别为12.56 mg/g、11.01 mg/g和88.07 mg/g。

吸附铬后，三种吸附剂的结构发生了一定的变化。图8为三种吸附剂与吸附铬的XRD谱图。图8(a)和图8(b)几乎没有区别。MgAl-LDH的宽而尖的峰₂₂₀在15.22o时移到12.94°，该峰恰好重叠在MgAl-LDH的（003）反射面上。因此，所有含Cr的MgAl-LDH220的XRD峰均与MgAl-LDH的峰拟合₀₀₀．结果表明，220℃热处理的MgAl-LDH结构发生了一定程度的破坏和脱水。无论溶液中有多少氧阴离子，MgAl-LDH的记忆效应都很强，能够重建基本结构。以MgAl-LDH为例₄₅₀Cr影响记忆效应，使MgAl-LDH形成原始结构。MgAl-LDH的碳酸盐和羟基₄₅₀因此，需要重建MgAl-LDH₄₅₀结果表明，MgAl-LDH₄₅₀Cr为13.04°、26.1°和40.46°，代表MgAl LDH的重排晶体。

本研究表明，MgAl-LDH在一定温度下热处理可使铬在水溶液中的吸附提高8倍。

采用简单共沉淀法合成了MgAl-LDH。用XRD证实了该类化合物的合成。SEM-EDX分析了MgAl-LDH的形貌，表征了均匀分布的纳米颗粒。合成的MgAl-LDH厚度约为20 ~ 30 nm。MgAl-LDH分别在220℃和450℃进行热处理，为部分分解结构。MgAl-LDH的吸附能力₀₀₀，MgAl-LDH₂₂₀和MgAl-LDH₄₅₀在pH7时分别为12.56mg/g、11.01mg/g和88.07mg/g，MgAl-LDH仍具有记忆效应₄₅₀而MgAl- ldh则被深度破坏为MgAl双氧化物等非晶纳米材料。

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