利用钢渣构建FeS/镁铝羧酸盐层状双氢氧化物功能材料用于去除Cr(VI)

《International Journal of Minerals Metallurgy and Materials》：Construction of FeS/MgAl-carboxylate layered double hydroxide functional materials using steel slag for Cr(VI) removal

　　在钢渣回收利用方面已取得了显著进展。然而，减少富含金属元素残留物的高级方法却很少被采用。在本研究中，我们提出了一种简便的策略，即对钢渣表面进行改性，并利用钢渣中的多种金属组分，通过钢渣溶解后富含Fe3?、Mg2?和Al3?离子的滤液构建以碳酸镁铝层状双氢氧化物（LDH）为载体的硫化铁纳米复合材料（FeS-LDH-CO?）。随后，通过将乙酸、氯乙酸、二氯乙酸、正丙酸或丙烯酸衍生的羧酸根阴离子与FeS-LDH-CO?结构中的碳酸根阴离子进行交换，获得了二维插层FeS-LDH-RCOO纳米片。通过X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱、热重-微分热重分析、Brunauer-Emmett-Teller法、透射电子显微镜和X射线光电子能谱对FeS-LDH-RCOO纳米复合材料进行了表征。结果表明，非晶态FeS均匀分散在LDH纳米片上，使得FeS-LDH-RCOO纳米复合材料具有高比表面积和特殊的复合结构。此外，在设计的案例研究中，FeS-LDH-RCOO表现出优异的Cr(VI)解毒性能。醋酸插层FeS-LDH（FeS-LDH-CH?COO）的Cr(VI)吸附容量为36.1 mg/g，这是由LDH纳米片对Cr(VI)的同时固定和FeS对Cr(VI)还原为Cr(III)的协同作用所导致的。所制备的FeS-LDH-RCOO复合材料不仅利用钢渣中的各种组分以最大限度地减少富含金属元素的残留物，还因FeS与MgAl-羧酸盐LDH的集成而具有良好的Cr(VI)清洁能力。因此，本研究为钢渣在环境清洁应用中的合理和广泛利用提供了一种新方法，将废弃物转化为有价值的资源。