一种改性氧化铝吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种改性氧化铝吸附剂及其制备方法，属于水处理技术领域。本发明专利技术在高温下获得异丙醇铝前驱体溶液，分别滴加磷酸二氢钠溶液和硝酸溶液制备出透明稳定的溶胶，然后加入活性炭实现碳的负载，最后将产物置于马弗炉中煅烧得到改性氧化铝复合材料。本发明专利技术制备改性氧化铝吸附剂的方法简单、成本低，操作过程具有无二次污染和能耗低的特点；与纯氧化铝吸附剂相比，该吸附剂在去除水中氟离子时表现出较高的效率，而且可多次循环使用，是一种潜在的优质吸附剂。在的优质吸附剂。在的优质吸附剂。

【技术实现步骤摘要】
一种改性氧化铝吸附剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及水处理
，尤其涉及一种改性氧化铝吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着经济的快速发展和人类活动的广泛开展，环境污染问题日益严重，其中农业污染和工业污染已渗透到大气、水和土壤中，极大的危害到了人类健康。在众多污染物中，氟(F)是生物体内所必需的微量元素，摄取过量或不足的氟都会影响生物体健康。对于人体，氟浓度过低时，会导致患有龋齿病的风险，而氟浓度过高时，会导致患有氟斑牙或氟骨症。儿童成长期间牙齿和骨质对氟尤为敏感。对于植物，过量的氟会影响植物的糖代谢和蛋白质的合成，并阻碍植物的光合作用和呼吸作用，影响植物的生长发育。环境中的氟还具有非生物降解性，通过生物富集和食物链的累积会对许多生物带来毒害。由于氟对生物体健康存在严重危害，所以控制氟污染的研究具有深远的意义。
[0003]氧化铝具有大比表面、热稳定性好、耐磨抗压等的特点，所以被广泛应用于吸附、催化、陶瓷、磨料以及医药等方面。氧化铝较高的比表面积使得其拥有较多活性位点，更容易吸附反应物分子，从而实现吸附分离的效果。但氧化铝材料不耐腐蚀，对溶液酸碱性要求较高，这使得单独的氧化铝不能广泛的应用于吸附材料。而活性炭孔隙结构出色、比表面积大、具有耐高温、抗腐蚀、性能稳定的特点正好弥补了氧化铝的劣势，将氧化铝负载在活性炭上制备出的复合材料结合了二者的优点，通过协同作用，对水中的污染物吸附效果显著，是一种较有潜力的吸附材料。目前，大量文献报道了利用氧化铝复合材料处理废水污染的研究，并表现出了相当可观的效果和潜在的应用前景。然而，针对饮用水和工业废水中氟离子的去除效率还有待进一步提高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种改性氧化铝吸附剂及其制备方法，以解决现有吸附材料针对饮用水、工业废水中氟离子去除效率不高的技术问题。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种改性氧化铝吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0007]1)将异丙醇铝粉末分散于水中，得到异丙醇铝前驱体溶液；
[0008]2)将磷酸二氢钠溶液、硝酸溶液顺次加入异丙醇铝前驱体溶液中，得到溶胶；
[0009]3)将活性炭混合于溶胶中后进行煅烧处理，即得到改性氧化铝吸附剂。
[0010]进一步的，所述异丙醇铝粉末和水的质量体积比为10～20g：80～100mL。
[0011]进一步的，所述水的温度为70～90℃。
[0012]进一步的，所述磷酸二氢钠溶液和硝酸溶液的浓度独立的为0.5～1.5mol/L。
[0013]进一步的，所述异丙醇铝粉末、磷酸二氢钠溶液和硝酸溶液的质量体积比为10～20g：5～20mL：5～20mL。
[0014]进一步的，所述活性炭和异丙醇铝粉末的质量比为0.5～2：10～20。
[0015]进一步的，所述煅烧处理的温度为400～700℃，煅烧处理的时间为3～5h。
[0016]本专利技术提供了一种改性氧化铝吸附剂。
[0017]本专利技术的制备原理：以异丙醇铝为前驱体，通过磷改性，再负载活性炭，得到一种新型稳定的改性氧化铝吸附剂，提高了氧化铝的比表面积和孔隙率，提供了更多的吸附位点，从而提高了对废水中氟离子的吸附效率。
[0018]本专利技术的有益效果：
[0019]本专利技术改性氧化铝吸附剂通过溶胶凝胶
‑
煅烧法合成，操作简单，成本低，这种优质的材料不仅能够去除饮用水、工业废水中的氟离子，还能够保障生物体的健康生长与繁衍。
附图说明
[0020]图1为实施例1制备的改性氧化铝吸附剂的扫描电子显微镜(SEM)图；
[0021]图2为实施例1制备的改性氧化铝吸附剂的能量色散X射线(EDX)图；
[0022]图3为实施例1制备的改性氧化铝吸附剂的X射线粉末衍射(XRD)谱图；
[0023]图4为纯氧化铝吸附剂的氮气吸脱附曲线图；
[0024]图5为实施例1制备的改性氧化铝吸附剂的氮气吸脱附曲线图；
[0025]图6为纯氧化铝吸附剂(Al2O3)和实施例1制备的改性氧化铝吸附剂(PAC)对水中氟离子去除效率随时间变化曲线图。
具体实施方式
[0026]本专利技术提供了一种改性氧化铝吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
[0027]1)将异丙醇铝粉末分散于水中，得到异丙醇铝前驱体溶液；
[0028]2)将磷酸二氢钠溶液、硝酸溶液顺次加入异丙醇铝前驱体溶液中，得到溶胶；
[0029]3)将活性炭混合于溶胶中后进行煅烧处理，即得到改性氧化铝吸附剂。
[0030]在本专利技术中，所述异丙醇铝粉末和水的质量体积比为10～20g：80～100mL，优选为12～18g：85～95mL，进一步优选为15g：90mL。
[0031]在本专利技术中，所述水的温度为70～90℃，优选为75～85℃，进一步优选为80℃。
[0032]在本专利技术中，所述磷酸二氢钠溶液和硝酸溶液的浓度独立的为0.5～1.5mol/L，优选为0.8～1.2mol/L，进一步优选为1.0mol/L。
[0033]在本专利技术中，所述异丙醇铝粉末、磷酸二氢钠溶液和硝酸溶液的质量体积比为10～20g：5～20mL：5～20mL，优选为12～18g：10～15mL：10～15mL，进一步优选为15g：12mL：12mL。
[0034]在本专利技术中，所述活性炭和异丙醇铝粉末的质量比为0.5～2：10～20，优选为1.0～1.5：12～18，进一步优选为1.2～1.4：15。
[0035]在本专利技术中，所述煅烧处理的温度为400～700℃，煅烧处理的时间为3～5h；优选的，煅烧处理的温度为500～600℃，煅烧处理的时间为4～5h；进一步优选的，煅烧处理的温度为550℃，煅烧处理的时间为4.5h。
[0036]下面结合实施例对本专利技术提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本专利技术保护范围的限定。
[0037]实施例1
[0038]1)将装有90mL去离子水的烧杯放入集热式恒温加热磁力搅拌器中加热至80℃，取10g的异丙醇铝粉末，缓慢加入到80℃的去离子水中继续磁力搅拌30min，得到异丙醇铝前驱体溶液；
[0039]2)将10mL的1mol/L的磷酸二氢钠溶液缓慢滴加到异丙醇铝前驱体溶液中并搅拌30min；
[0040]3)将10mL的1mol/L的硝酸溶液缓慢滴加到步骤2)的混合溶液中，搅拌1h，得到透明稳定的溶胶；
[0041]4)取1g活性炭，加入到所得溶胶中，搅拌，并干燥；
[0042]5)将步骤4)所得产物置于马弗炉500℃煅烧4h得到改性氧化铝吸附剂。
[0043]实施例2
[0044]本实施例与实施例1不同的是：步骤1)中加入20g的异丙醇铝粉末，其他与实施例1相同。
[0045]实施例3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性氧化铝吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将异丙醇铝粉末分散于水中，得到异丙醇铝前驱体溶液；2)将磷酸二氢钠溶液、硝酸溶液顺次加入异丙醇铝前驱体溶液中，得到溶胶；3)将活性炭混合于溶胶中后进行煅烧处理，即得到改性氧化铝吸附剂。2.根据权利要求1所述的改性氧化铝吸附剂的制备方法，其特征在于，所述异丙醇铝粉末和水的质量体积比为10～20g：80～100mL。3.根据权利要求1或2所述的改性氧化铝吸附剂的制备方法，其特征在于，所述水的温度为70～90℃。4.根据权利要求3所述的改性氧化铝吸附剂的制备方法，其特征在于，所述磷酸二氢钠溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏春彦，贺志刚，刘心彤，王鲍瑞，徐明毅，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：