用于吸附氟离子的磁性氢氧化锆吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于吸附氟离子的磁性氢氧化锆吸附剂的制备方法，它包括如下步骤：(1)将纳米四氧化三铁加入到柠檬酸钠溶液中，先超声波分散，再恒温摇床震荡，磁分离出改性后磁性四氧化三铁纳米粒子；(2)将改性后磁性四氧化三铁纳米粒子制得水基Fe3O4悬浮液；(3)从水基Fe3O4悬浮液中得到溶胶沉淀，磁分离出固体产物，最后抽滤得到滤饼；(4)将得到的ZrO(OH)2/Fe3O4湿溶胶进行共沸蒸馏以脱除水分；后真空干燥，取出后研磨过筛，即得氟离子吸附剂磁性氢氧化锆。本发明专利技术用于吸附氟离子的磁性氢氧化锆吸附剂的制备方法，该吸附剂吸附后易于固液分离，采用磁场固液分离更简单方便，能够有效保证水体在脱除氟离子后无残留，吸附效果好。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，它包括如下步骤：(1)将纳米四氧化三铁加入到柠檬酸钠溶液中，先超声波分散，再恒温摇床震荡，磁分离出改性后磁性四氧化三铁纳米粒子；(2)将改性后磁性四氧化三铁纳米粒子制得水基Fe3O4悬浮液；(3)从水基Fe3O4悬浮液中得到溶胶沉淀，磁分离出固体产物，最后抽滤得到滤饼；(4)将得到的ZrO(OH)2/Fe3O4湿溶胶进行共沸蒸馏以脱除水分；后真空干燥，取出后研磨过筛，即得氟离子吸附剂磁性氢氧化锆。本专利技术，该吸附剂吸附后易于固液分离，采用磁场固液分离更简单方便，能够有效保证水体在脱除氟离子后无残留，吸附效果好。【专利说明】
本专利技术涉及化工冶炼
，具体的是指一种。
技术介绍
氟污染的来源主要是来自铝的冶炼、磷矿石的加工、磷肥的生产、钢铁的冶炼以及煤炭燃烧过程中所产生的排放物。在自然状态下，土壤、海水、地面水、地下水都含一定量的氟。居民长期饮用高氟地下水，会出现牙齿和骨骼的氟中毒症状，这将直接危害人体身体健康。本专利技术旨在研制一种吸附氟离子的新型磁性氢氧化锆吸附剂，并应用于含氟废水的治理场合，采用磁场固液分离将更简单方便，能够有效保证水体在脱除氟离子后无残留，吸附效果好。 含氟废水广泛存在于钢铁冶金、磷肥生产、磷矿石加工等工业生产中，在自然状态下，土壤、海水、地面水、地下水都含一定量的氟。目前比较成熟的脱除氟离子工艺有:离子交换法；沉淀法；透析法；电渗析法；吸附法。沉淀法中，氟离子去除效果差，只能作为饮用水除氟的预处理；离子交换法和膜分离法投资均相对较高。吸附法因操作简单、效果好且吸附剂可以再生利用而越来越受重视。氢氧化锆在氟离子的脱除中具有去除率高、无毒性、运行简单、吸附和脱附反应速率快等优点，但缺点是固液分离困难。 一直以来，水体中氟离子的去除是水处理研究热点与难点之一。氟离子除方法繁多，但每种方法均有其自身的局限性。吸附法因操作简单、吸附效果好且吸附剂可以再生利用而越来越受重视。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术中的问题，提供一种，该吸附剂吸附后易于固液分离，采用磁场固液分离更简单方便，能够有效保证水体在脱除氟离子后无残留，吸附效果好。 为实现上述目的，本专利技术所提供的，它包括如下步骤: (I)按照四氧化三铁纳米粒子和柠檬酸钠溶液的比例为Ig: (50?80)mL，将纳米四氧化三铁加入到浓度为0.2?0.25mol/L的柠檬酸钠溶液中，先超声波分散20?30min，再恒温摇床震荡20?30min，磁分离出改性后磁性四氧化三铁纳米粒子； (2)将改性后磁性四氧化三铁纳米粒子用无水乙醇洗涤，然后转移至容器中，加入去离子水，得到水基Fe3O4悬浮液； (3)向水基Fe3O4悬浮液中加入聚乙二醇进行溶解；然后在水浴温度59?61 °C、搅拌速度900?1200rpm的条件下，快速滴加浓度为0.4?0.5mol/L的ZrOCl2溶液，ZrOCl2溶液的加入量为ZrOCl2和Fe3O4摩尔比为3?11:1 ;再慢速滴加浓度为1.5?2mol/L的氨水溶液直至pH为9?10时停止滴加；静置老化30min，得到溶胶沉淀，磁分离出固体产物，用去离子水反复洗涤直至pH为中性且检测不到Cl_，最后抽滤得到滤饼； (4)向滤饼中注入8?10倍体积的正丁醇，混合打浆均匀后，将得到的ZrO(OH)2/Fe3O4湿溶胶进行共沸蒸馏以脱除水分；待蒸馏结束后真空干燥，取出后研磨过筛，即得氟离子吸附剂磁性氢氧化锆。 作为一种优选方案，所述步骤(I)中，按照四氧化三铁纳米粒子和柠檬酸钠溶液的比例为lg:60mL，将纳米四氧化三铁加入到浓度为0.25mol/L的柠檬酸钠溶液中，超声波分散时间为25min，恒温摇床震荡时间为25min。 作为又一种优选方案，所述步骤(3)中，添加的聚乙二醇的质量为ZrOCl2质量的3?6% ;快速滴加0.5mol/L的ZrOCl2溶液，滴加速度为7?9mL/min ;慢速滴加2mol/L的氨水溶液，滴加速度为2?3mL/min。 作为又一种优选方案，所述步骤(3)中，向水基Fe3O4悬浮液中加入聚乙二醇进行溶解；水浴温度为60°C、搅拌速度为lOOOrpm，ZrOCl2溶液的加入量为ZrOCl2和Fe3O4摩尔比为8:1。 作为又一种优选方案，所述步骤(4)中，向滤饼中注入10倍体积的正丁醇。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是: (I)本专利技术以水基Fe3O4悬浮液为基质，ZrOCl2溶液和氨水溶液为原料，采用溶胶凝胶法合成磁性纳米氢氧化锆，该吸附剂吸附氟离子后易于固液分离，采用磁场固液分离更简单方便，能够有效保证水体在脱除氟离子后基本不残留吸附剂； (2)本专利技术制备得到的氟离子吸附剂磁性氢氧化锆应用于水体中去除氟离子时，去除率和吸附容量分别可以达到95.3%和192.47mg/g ;再生处理后吸附剂依然具有较好的吸附效果； (3)本专利技术将Zr0(0H)2/Fe304湿溶胶以共沸蒸馏的方式脱水，进一步减少团聚现象，增大了磁性氢氧化锆的比表面积，更易吸附大量的氟离子，从而更好的去除水体中的氟离子； (4)本专利技术经过改性四氧化三铁纳米粒子，使其分散稳定性更好，减少了团聚，提高了纳米Fe3O4的利用率； (5)整个制备过程简单，不需要较苛刻的反应设备、条件。 【专利附图】【附图说明】 图1是本专利技术的工艺流程图。 【具体实施方式】 以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述。 如图所示，本专利技术所用的四氧化三铁纳米粒子可以采用液相共沉淀法制备，具体步骤如下:将铁的二价盐和三价盐按1: 1.75?2(摩尔比)加入容器中混合，通氮气保护，放置于65± 1°C恒温水浴，以900?1200rpm的速度搅拌同时慢速滴加分析纯氨水，直至pH保持在9?10，继续恒温搅拌晶化30min，得到黑色悬浮液；磁分离出沉淀物，用去离子水反复洗涤至PH为中性，将沉淀物置于真空干燥箱60°C下干燥12h，研磨并过200目筛，即得磁性Fe3O4纳米粒子。其中，铁的二价盐溶液可以为FeS04、FeCl2等溶液，铁的三价盐溶液可以为 Fe2 (SO4) 3、FeCl3 等溶液。 同时，市售的纳米四氧化三铁也能应用于本专利技术，本专利技术实施例中也选取了阿拉丁试剂有限公司市售的纳米四氧化三铁，纯度为99.5%，20nm，球形。 实施例一: 本专利技术的，具体步骤如下: (I)称取0.5g Fe3O4纳米粒子，加入到40mL0.2mol/L柠檬酸钠溶液中超声波分散20min，再震荡30min，磁分离出改性后的纳米磁性四氧化三铁，用无水乙醇洗涤2次后，转移至三口烧瓶，再加入20mL去离子水，即为水基Fe3O4悬浮液； (2)向Fe3O4悬浮液中加入0.2674g聚乙二醇，溶解；在水浴温度60°C、搅拌速度900rpm 时，以 QmT,/mi η 滴加 50mT,0.5mol/LZr0Cl2 溶液，再以 3mL/min 慢速滴加 2mol/L 氨水溶液，直至PH保持为10时停止滴加；静置老化30min，得到溶胶沉淀，磁分离出固体产物，用去离子水反复洗涤直至pH为中性，且检测不到Cl_，最后抽滤得到滤饼； 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于吸附氟离子的磁性氢氧化锆吸附剂的制备方法，它包括如下步骤：(1)按照四氧化三铁纳米粒子和柠檬酸钠溶液的比例为1g:(50～80)mL，将纳米四氧化三铁加入到浓度为0.2～0.25mol/L的柠檬酸钠溶液中，先超声波分散20～30min，再恒温摇床震荡20～30min，磁分离出改性后磁性四氧化三铁纳米粒子；(2)将改性后磁性四氧化三铁纳米粒子用无水乙醇洗涤，然后转移至容器中，加入去离子水，得到水基Fe3O4悬浮液；(3)向水基Fe3O4悬浮液中加入聚乙二醇进行溶解；然后在水浴温度59～61℃、搅拌速度900～1200rpm的条件下，快速滴加浓度为0.4～0.5mol/L的ZrOCl2溶液，ZrOCl2溶液的加入量为ZrOCl2和Fe3O4摩尔比为3～11:1；再慢速滴加浓度为1.5～2mol/L的氨水溶液直至pH为9～10时停止滴加；静置老化30min，得到溶胶沉淀，磁分离出固体产物，用去离子水反复洗涤直至pH为中性且检测不到Cl‑，最后抽滤得到滤饼；(4)向滤饼中注入8～10倍体积的正丁醇，混合打浆均匀后，将得到的ZrO(OH)2/Fe3O4湿溶胶进行共沸蒸馏以脱除水分；待蒸馏结束后真空干燥，取出后研磨过筛，即得氟离子吸附剂磁性氢氧化锆。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李念，谢雄，王洪，杨鉴，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42