[發明專利]用于吸附氟離子的磁性氫氧化鋯吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201410534792.0
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104275145A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 李念;謝雄;王洪;楊鑒
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: B01J20/06
• 分類號: B01J20/06;B01J20/28;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;艾小倩

技術領域

本發明涉及化工冶煉技術領域，具體的是指一種用于吸附氟離子的磁性氫氧化鋯吸附劑的制備方法。

背景技術

氟污染的來源主要是來自鋁的冶煉、磷礦石的加工、磷肥的生產、鋼鐵的冶煉以及煤炭燃燒過程中所產生的排放物。在自然狀態下，土壤、海水、地面水、地下水都含一定量的氟。居民長期飲用高氟地下水，會出現牙齒和骨骼的氟中毒癥狀，這將直接危害人體身體健康。本發明旨在研制一種吸附氟離子的新型磁性氫氧化鋯吸附劑，并應用于含氟廢水的治理場合，采用磁場固液分離將更簡單方便，能夠有效保證水體在脫除氟離子后無殘留，吸附效果好。

含氟廢水廣泛存在于鋼鐵冶金、磷肥生產、磷礦石加工等工業生產中，在自然狀態下，土壤、海水、地面水、地下水都含一定量的氟。目前比較成熟的脫除氟離子工藝有:離子交換法；沉淀法；透析法；電滲析法；吸附法。沉淀法中，氟離子去除效果差，只能作為飲用水除氟的預處理；離子交換法和膜分離法投資均相對較高。吸附法因操作簡單、效果好且吸附劑可以再生利用而越來越受重視。氫氧化鋯在氟離子的脫除中具有去除率高、無毒性、運行簡單、吸附和脫附反應速率快等優點，但缺點是固液分離困難。

一直以來，水體中氟離子的去除是水處理研究熱點與難點之一。氟離子除方法繁多，但每種方法均有其自身的局限性。吸附法因操作簡單、吸附效果好且吸附劑可以再生利用而越來越受重視。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術中的問題，提供一種用于吸附氟離子的磁性氫氧化鋯吸附劑的制備方法，該吸附劑吸附后易于固液分離，采用磁場固液分離更簡單方便，能夠有效保證水體在脫除氟離子后無殘留，吸附效果好。

為實現上述目的，本發明所提供的用于吸附氟離子的磁性氫氧化鋯吸附劑的制備方法，它包括如下步驟：

(1)按照四氧化三鐵納米粒子和檸檬酸鈉溶液的比例為1g:(50～80)mL，將納米四氧化三鐵加入到濃度為0.2～0.25mol/L的檸檬酸鈉溶液中，先超聲波分散20～30min，再恒溫搖床震蕩20～30min，磁分離出改性后磁性四氧化三鐵納米粒子；

(2)將改性后磁性四氧化三鐵納米粒子用無水乙醇洗滌，然后轉移至容器中，加入去離子水，得到水基Fe₃O₄懸浮液；

(3)向水基Fe₃O₄懸浮液中加入聚乙二醇進行溶解；然后在水浴溫度59～61℃、攪拌速度900～1200rpm的條件下，快速滴加濃度為0.4～0.5mol/L的ZrOCl₂溶液，ZrOCl₂溶液的加入量為ZrOCl₂和Fe₃O₄摩爾比為3～11:1；再慢速滴加濃度為1.5～2mol/L的氨水溶液直至pH為9～10時停止滴加；靜置老化30min，得到溶膠沉淀，磁分離出固體產物，用去離子水反復洗滌直至pH為中性且檢測不到Cl^-，最后抽濾得到濾餅；

(4)向濾餅中注入8～10倍體積的正丁醇，混合打漿均勻后，將得到的ZrO(OH)₂/Fe₃O₄濕溶膠進行共沸蒸餾以脫除水分；待蒸餾結束后真空干燥，取出后研磨過篩，即得氟離子吸附劑磁性氫氧化鋯。

作為一種優選方案，所述步驟(1)中，按照四氧化三鐵納米粒子和檸檬酸鈉溶液的比例為1g:60mL，將納米四氧化三鐵加入到濃度為0.25mol/L的檸檬酸鈉溶液中，超聲波分散時間為25min，恒溫搖床震蕩時間為25min。

作為又一種優選方案，所述步驟(3)中，添加的聚乙二醇的質量為ZrOCl₂質量的3～6％；快速滴加0.5mol/L的ZrOCl₂溶液,滴加速度為7～9mL/min；慢速滴加2mol/L的氨水溶液，滴加速度為2～3mL/min。

作為又一種優選方案，所述步驟(3)中，向水基Fe₃O₄懸浮液中加入聚乙二醇進行溶解；水浴溫度為60℃、攪拌速度為1000rpm，ZrOCl₂溶液的加入量為ZrOCl₂和Fe₃O₄摩爾比為8:1。

作為又一種優選方案，所述步驟(4)中，向濾餅中注入10倍體積的正丁醇。

與現有技術相比，本發明的有益效果是: