[發(fā)明專利]一種高吸附量高去除率的氟離子吸附劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410436424.2
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104148017A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發(fā)明（設計）人: 陳萍華;蔣華麟;張為波;羅勝聯(lián);厲夢琳
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;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(fā)明屬于吸附材料技術領域，尤其涉及一種高去除率的氟離子吸附劑及其制備方法。

背景技術??

氟是人體必需的元素之一，但攝入過量的氟又會損害人體健康，導致氟中毒，引發(fā)氟斑牙和氟骨病，嚴重的可導致腰酸腿痛、關節(jié)僵硬、駝背甚至截癱，還可能導致甲狀腺功能失調(diào)、腎功能障礙等嚴重的疾病。飲用水是人體攝入氟的主要來源，嚴格控制飲用水氟的含量具有重要意義。國際上對于飲用水中的氟含量有嚴格要求，世界衛(wèi)生組織規(guī)定飲用水中氟的允許濃度為0.6-1.5?mg/L，我國生活飲用水中氟的最高允許濃度為1?mg/L。然而當前飲用水中氟的控制情況不容樂觀，飲用高氟水而引起的氟病是世界上分布最為廣泛的地方病這一。我國也較為普遍地存在地下水氟污染，除上海和海南外，其它省、市、自治區(qū)均有不同程度的氟中毒發(fā)生。因此，發(fā)展新型高效的水體氟去除技術刻不容緩。

在眾多的飲用水除氟方法中，吸附法因其簡單、易操作、成本低而被認為是最有前途的方法。然而目前的很多去氟材料多強調(diào)吸附量，卻忽視去除率，這類材料雖然在氟離子初始濃度較大的水體中表現(xiàn)出對氟有很強的吸附性能，但因其去除率并不高，使得處理后殘留下來的氟離子濃度仍然較高，特別是對低氟濃度的水體進行處理時，去除率低，往往難以保證處理后的水體中氟含量達標；而有的材料雖然具有較高的氟離子去除率，但其對氟吸附量的絕對值又較低，這使得在實際應用時需投入的吸附劑的量較大，同樣不利用推廣應用。同時具有高的氟離子吸附量和高的氟離子去除率的吸附劑幾乎沒有報道。這一問題已經(jīng)成為困擾除氟吸附劑實際應用的重要因素。例如：專利[鐵基復合吸附劑及其制備方法，申請?zhí)?00910177320.3]提出了一種含有鐵水合氧化合物、其他金屬水合氧化物和聚乙烯醇的氟離子吸附劑，其最大吸附容量只有43.31?mg/g，最多只能將10?mg/L的氟離子溶液的氟離子濃度降到1.26?mg/L；專利[一種除氟吸附劑及其制備方法，申請?zhí)?00910244331.9]提出了一種以復合金屬氧化物及起粘結作用的高分子材料為主要組分的氟離子吸附劑，雖然在吸附劑投入量為2?g/L時，可以使氟離子初始濃度為?10?mg/L的溶液的氟離子濃度最多降至0.4?mg/L，但是其最大吸附量只有45?mg/g。

在此技術背景下，我們發(fā)展了一種高吸附量高去除率的氟離子吸附劑，該吸附劑對水體中氟離子的最大吸附量可達99?mg/g，同時對氟離子初始濃度低于100?mg/L的水體中氟離子的去除率保持在90%以上，吸附劑投入量只需1g/L，就可使得氟離子初始濃度低于40?mg/L的低氟水體中的氟離子濃度降至1?mg/L及以下，達到飲用水標準。并且，該吸附還具有磁性，方便相關的固液分離操作。本發(fā)明所述的高吸附量高去除率的氟離子吸附材料及其制備方法未見相關報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高吸附量高去除率的氟離子吸附劑及其制備方法，本文明是采用如下手段實現(xiàn)的：

（1）將Fe₃O₄在0.1?mol/L?HNO₃中超聲分散后，分離，洗滌后將顆粒分散在0.5mol/L的葡萄糖或蔗糖或兩種糖混和的溶液中，機械攪拌混和均勻，再將溶液轉(zhuǎn)移至水熱反應釜中，180?℃烘箱反應4?h，冷卻、分離，洗滌、干燥備用，得到Fe₃O₄@C；

（2）將ZrOCl₂·8H₂O和Ce（NO₃）₃·6H₂O以及F127加入MgSO₄溶解在乙醇中形成透明溶液，加入Fe₃O₄@C，超聲分散后，機械攪拌混和均勻，再慢慢加入去離子水：乙醇體積比為1:5的混合溶液，加完后再繼續(xù)攪拌2?h，分離，洗滌后，干燥即得產(chǎn)品。

本發(fā)明所述吸附劑組分是同時含有Fe₃O₄、ZrO₂-CeO₂復合物兩種。

本發(fā)明所述所涉及的Fe₃O₄是用C進行表面修飾的，所述C的來源是葡萄糖或蔗糖或同時兩種。