[發明專利]飲用水高效除氟Fe3O4@ZrO(OH)2磁性納米吸附材料的制備方法

無效

• 申請號: 201010129474.8
• 申請日: 2010-03-22
• 公開（公告）號: CN101811020A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 羅旭彪;吳少林;馬明;涂新滿;羅勝聯
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B01J20/08
• 分類號: B01J20/08;B01J20/28;B01J20/32;C02F1/28;C02F1/58;C02F101/14
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及一種水體去除氟的材料，尤其涉及一種飲用水高效除氟 Fe₃O₄ZrO(OH)₂磁性納米吸附材料的制備方法。

背景技術

氟廣泛存在于地下水環境中，并主要源于天然地球化學過程中的巖石、礦 物及土壤中氟的溶出與釋放。我國生活飲用水衛生標準規定飲用水中氟化物的 含量不能超過1.0mg/L。攝取過量的氟會損壞人體健康，因此，開發高效、廉 價、穩定的吸附劑對于飲用水的深度除氟處理具有重要意義。目前，飲用水除 氟的方法有吸附、混凝、電混凝、膜分離等。混凝沉降法和吸附法是研究和應 用最多的兩種除氟的方法。混凝沉降法將衍生出大量硫酸根或氯離子和污染， 而且除氟工藝復雜。電混凝利用金屬陽極電化學溶出的Al³⁺及其水解產物與氟 發生混凝、絮凝、吸附、共沉降等作用，由于電化學產生的鋁系絮體活性高， 鋁鹽當量投量低于化學混凝，但運行成本仍偏高。吸附技術以其運行管理方便、 成本低廉等優點而成為工程中最廣泛采用的除氟技術。但現有除氟劑均有各自 的缺點，不同程度的存在除氟效率低，吸附性能衰減快，容易引起二次污染等 問題。因此，開發一種吸附容量高，分離速度快的綠色環保新型除氟劑迫在眉 睫。磁性納米材料通常具有三大優點：一是比表面積大，吸附容量大；二是磁 性分離，簡單方便；三是吸附路徑短，平衡速度快。利用這些特點，可以將磁 性納米技術應用于污水處理中污染物的去除，既充分發揮納米材料吸附容量高 的優勢，又可快速實現吸附劑與處理液的分離，從而大大提高去除效率。在磁 性納米四氧化三鐵表面修飾一層氫氧化鋯，水體中的氟離子與鋯離子形成絡合 物沉降而除氟，兼具了吸附法和磁性分離的優點，可方便的應用于快速去除大 體積飲用水中的氟離子。

發明內容

本發明的目的在于提供一種飲用水高效除氟Fe₃O₄ZrO(OH)₂磁性納米吸 附材料的制備方法，是針對水中的氟污染物，尤其是地下飲用水源中的氟離子 提供一種高效的磁性納米除氟吸附材料，該材料可快速高效去除大體積飲用水 中的氟離子，處理過的水中的氟含量低于國家標準。

本發明是這樣來實現的，其特征是方法步驟為：

(1)將鐵鹽和亞鐵鹽溶液按摩爾比為1.8～2.0∶1混合，并通氮氣保護，在 機械攪拌100～500rpm的條件下，逐滴加入NaOH溶液，反應1～3h后，利用外 加磁場洗滌，即得磁性Fe₃O₄納米粒子；

(2)將1～5g磁性Fe₃O₄納米粒子分散于水溶液，接著在機械攪拌下逐滴 加入含0.03～0.21mol鋯鹽溶液之后，再逐滴滴加稍過量的NaOH溶液，水浴溫 度為60～90℃，回流時間應為1～3h，以穩定形成的ZrO(OH)₂薄膜，利用外加 磁場分離和洗滌后，即得磁性Fe₃O₄ZrO(OH)₂復合納米除氟材料，磁性 Fe₃O₄ZrO(OH)₂復合納米除氟材料中Fe₃O₄和ZrO(OH)₂的質量比例為3∶5～20。

所述的鋯鹽為氧氯化鋯、醋酸鋯或硫酸鋯等。

所述涂敷ZrO(OH)₂薄膜，NaOH溶液滴加時間應為控制超過1h以上。

本發明的優點是：1、吸附容量大，對F^-的吸附量可高達208.3mg/g，因此 很少量的復合納米除氟劑就能去除大體積含氟水體中的氟離子，適用于大體積 飲用水的深度處理；2、去除速度快，納米粒子吸附路徑短，吸附平衡時間小 于5min；除氟材料具有磁性，可方便的實現吸附劑和飲用水的分離；3、制作 簡單，在整個制備過程中不需要復雜的反應過程、特殊反應設備和苛刻的反應 溫度，操作簡單易行，重現性好。

附圖說明

圖1為本發明磁性Fe₃O₄ZrO(OH)₂復合納米除氟材料的TEM圖。