[發明專利]一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611264627.3
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106824066B
• 公開（公告）日: 2019-08-13
• 發明（設計）人: 周少奇;周曉;馬福臻;洪杰
• 申請（專利權）人: 貴州科學院;華南理工大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）在低溫條件下，將硝酸鈉溶解于濃硫酸中，再加入石墨粉，攪拌均勻得到懸浮液；冰水浴條件下，向懸浮液中加入高錳酸鉀，攪拌均勻后，加入純水稀釋，溫水浴條件下進行反應；反應結束后再次加入純水，緩慢加入雙氧水，繼續攪拌，將得到的產物依次采用鹽酸和純水進行離心洗滌，冷凍干燥，得到氧化石墨烯；

（2）將得到的氧化石墨烯超聲分散在水中得到氧化石墨烯溶液，加入抗壞血酸鈉，繼續超聲分散均勻后，在熱水浴條件下靜置加熱，得到3D石墨烯凝膠；

（3）將3D石墨烯凝膠浸漬在由氯氧化鋯溶液和尿素溶液混合得到的混合溶液后，水浴加熱，冷卻，在純水中透析后，冷凍干燥，得到3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料。

2.根據權利要求1所述的一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述低溫條件是在0℃條件下；所述硝酸鈉與濃硫酸的料液比為1:30~50g/mL；所述石墨粉與硝酸鈉的質量比為1:1。

3.根據權利要求1所述的一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述高錳酸鉀與石墨粉的質量比為6~10:1；第一次與第二次純水的加入量的比為3~5:9~11；所述溫水浴的溫度為30~40℃；所述反應的時間為0.5~1.5h；所述雙氧水的質量濃度為30%；所述雙氧水的添加量與第二次純水的加入量的體積比為3:90~110；加入雙氧水后的的攪拌時間為60min；所述鹽酸的質量濃度為5%。

4.根據權利要求1所述的一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述硝酸鈉與濃硫酸的料液比為1: 50g/mL；所述高錳酸鉀與石墨粉的質量比為6:1；所述溫水浴的溫度為35℃；所述反應的時間為0.5h；第一次和第二次純水的加入量的比為2:5；所述雙氧水的加入量與第二次純水的加入量的體積比為3:100。

5.根據權利要求1所述的一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述氧化石墨烯溶液與抗壞血酸鈉的液料比為1:2~8mL/mg；氧化石墨烯在水中超聲分散的時間為0.5~1.5h；所述繼續超聲分散的時間為5min；所述熱水浴加熱的溫度為90℃，時間為1~2h。

6.根據權利要求1所述的一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，氧化石墨烯在水中超聲分散的時間為1h；所述水浴加熱的時間為1.5h。

7.根據權利要求1所述的一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述氯氧化鋯溶液的濃度為0.4~0.6mol/L；所述尿素溶液的濃度為4~6mol/L；3D石墨烯凝膠在氯氧化鋯和尿素的混合溶液中浸漬24h后再進行水浴加熱；所述水浴加熱的溫度為95℃，時間為60~450min；純水中透析的時間為24h；所述冷凍干燥的時間為12~18h。

8.根據權利要求1所述的一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述冷凍干燥的時間為15h。

9.根據權利要求1所述的一種去除農村飲用水中氟離子的3D石墨烯改性氫氧化鋯復合吸附材料的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，由氯氧化鋯溶液和尿素溶液混合得到的混合溶液中，氯氧化鋯與尿素的摩爾比為1:100。