一种锆基凝胶吸附剂的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种制备锆基凝胶吸附剂的方法及其应用，其具体步骤为：

【技术实现步骤摘要】
一种锆基凝胶吸附剂的制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种吸附材料的制备方法，具体涉及一种锆基凝胶吸附材料的制备方法，属于吸附材料

。

技术介绍

[0002]氟作为地壳中较为丰富的微量元素之一，广泛分布在自然界
。
氟与人体健康密切相关，是人体必需的微量元素之一，但人体长期摄入过量的氟不仅会引起氟斑牙和氟骨症等疾病，还会对人体的免疫系统
、
肾脏
、
胃肠道等产生不利影响，甚至会增加患癌症的几率，如膀胱癌
、
子宫癌
、
结肠癌等
。
因此，去除水体中氟污染受到了国内外的广泛关注
。
[0003]常用的除氟方法有混凝沉淀法
、
吸附法
、
膜分离法
、
电渗析法
、
电凝聚法
、
离子交换树脂法等
。
在这方面，吸附由于其低成本
、
高性能
、
灵活性
、
再生能力和不产生二次污染等优点，被认为是更可行
、
更有效和更广泛探索的技术
。
[0004]而金属基吸附剂，如
Zr、La、Fe、Al、Mg、Mn、Ti
因其对目标污染物的良好亲和力而被广泛用于制备金属吸附剂
。
锆是一种坚硬的过渡金属元素，具有尺寸大
、
高电荷
、
高热稳定性和机械稳定性好
、
能够形成空间稳定的多配位化合物等优点
。
但目前研究表明，锆基吸附剂存在对污染物的吸附容量偏低，吸附速率慢的不足
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的问题，本专利技术提供一种锆基凝胶吸附剂材料的制备方法及其应用，本专利技术制备方法简单，制备得到的锆基凝胶吸附剂对水体中的氟离子具有高效吸附性
。
[0006]本专利技术首先提供了一种稳定制备锆基凝胶吸附剂的方法，即溶胶凝胶法，该吸附剂是通过如下方法获得的：
[0007]a)
将乙醇和有机螯合剂混合均匀，加入有机锆盐，然后以
100
～
500rpm
的速率搅拌
30min
，获得
A
液，备用；有机锆盐
、
醇和有机螯合剂的摩尔比
1:35
～
45:0.03
～
0.08
；
[0008]b)
将乙醇
、
去离子水和酸混合后为
B
液；有机锆盐
、
乙醇
、
去离子水和酸的摩尔比为：1：7：0～9：
0.2
～
0.65
；
[0009]c)
将
B
液滴入
A
液中，然后以
100
～
500rpm
的速率搅拌
60min
，获得混合溶液；
[0010]d)
将混合溶液置于室温下，使用红外干燥灯干燥至恒重，即获得锆基凝胶吸附剂
。
[0011]进一步，本专利技术中，所述螯合剂包括乙酰丙酮
、
乙酸
、
柠檬酸
、
酒石酸和丙二酸中的至少一种
。
[0012]进一步，本专利技术中，所述酸为
37
％的浓盐酸
。
[0013]本专利技术首先利用有机锆盐在醇溶液中分散，加入少量有机螯合剂形成锆复合物；随后在适量酸的抑制条件下实现可控的水解聚合，然后即得到稳定均一的锆混合溶液；最终将锆混合溶液在红外干燥灯下老化干燥得到固态的锆基凝胶吸附剂
。
[0014]本专利技术以有机锆盐为金属前驱体，有机螯合剂和无机酸作为水解抑制剂，通过优化调节各原料的配比制备锆基凝胶吸附剂，实现锆基凝胶吸附剂稳定制备
。
而且，所得的锆
基凝胶吸附剂
。
相较于现有技术
,
具有以下有益效果：
[0015]从以上描述可以看出，本专利技术具备以下优点：
[0016]1.
本专利技术的锆基凝胶吸附剂的制备方法步骤简单，制备过程环境友好，能稳定快速获得吸附效果优异的锆基凝胶吸附剂，通过红外干燥制得的材料稳定性高，吸附速率快，吸附效果好；
[0017]2.
本专利技术提供的锆基凝胶吸附剂作为吸附材料不仅可以实现对氟离子的吸附，而且在酸性条件下吸附效果优异，其最优耐受酸条件为
pH
为2时，并且只受硫酸根和磷酸根离子的影响
。
[0018]3.
本专利技术提供的锆基凝胶吸附剂不仅在单独氟污染液下吸附效果好，还在氟砷共存情况下，有吸附效果
。
附图说明
[0019]图1为实施例1中制备的不同有机螯合剂的锆基凝胶吸附剂在初始浓度为
10mg/L
下对氟的吸附容量
。
[0020]图2为实施例2中制备的锆基凝胶吸附剂在初始浓度为
10mg/L
下氟浓度随吸附时间变化曲线图
。
[0021]图
3、4
为实施例2中制备的材料对氟的吸附等温线
。
[0022]图5为实施例3中制备的锆基凝胶吸附剂在竞争阴离子的影响下吸附效果的变化
。
[0023]图6为实施例4中制备的锆基凝胶吸附剂在氟砷共存情况下对氟的吸附等温线
。
[0024]图7为实施例4中制备的锆基凝胶吸附剂在氟砷共存情况下对砷的吸附等温线
。
具体实施方式
[0025]下面通过实施例子，进一步阐述本专利技术的特点，但不对本专利技术的权利要求做任何限定
。
[0026]实施例1：选择制备锆基凝胶吸附剂的最佳螯合剂
[0027](1)
制备锆基凝胶吸附剂
[0028]a)
将
20
～
25mL
乙醇和
0.03
‑
0.16mL/0.03
‑
0.06mL/0.06
‑
0.15g/0.05
‑
0.1g/0.03
‑
0.16g
的乙酰丙酮
/
乙酸
/
柠檬酸
/
酒石酸
/
丙二酸混合均匀，加入
4.4mL
的正丁醇锆溶液，然后以
300rpm
的速率搅拌
30min
，获得
A
液；锆盐
、
醇和有机螯合剂的摩尔比为
1:35
～
45:0.03
～
0.2
；
[0029]b)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种制备锆基凝胶吸附剂的方法，其特征在于，具体步骤如下：
a)
将乙醇
A、
有机螯合剂与有机锆盐，混合均匀，即获得
A
液
,
备用；有机锆盐
、
乙醇和有机螯合剂的摩尔比为：
1:35
～
45:0.03
～
0.08
；
b)
将乙醇
B、
去离子水和酸混合后获得
B
液，备用；有机锆盐
、
乙醇
、
去离子水和酸的摩尔比为：
1:7:0
～
9:0.2
～
0.65
；
c)
将
B
液逐滴加入
A

【专利技术属性】
技术研发人员：吴兵党，黄佳怡，赵勤政，孙凌，许晓毅，吴玮，庄金龙，杨晶晶，张建良，黄天寅，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：