一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铁钛氧化物除氟吸附剂及其制备方法。该铁钛氧化物含有铁和钛两种金属元素，其中，铁元素和钛元素的摩尔比为0.1-10。其制备方法如下：采用可溶性铁盐和可溶性钛盐为原料，配制上述摩尔比的混合水溶液，在搅拌状态下，向混合溶液中加入碱溶液使溶液pH终点控制在3-8，静置，洗涤至出水pH为6-8，洗涤后的产物经70-500℃干燥至恒重，研磨即制得本发明专利技术的铁钛氧化物除氟吸附剂。该铁钛氧化物除氟吸附剂对氟的饱和吸附量可达到40-60mg/g，具有优异的吸附效果和显著的低成本优势。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
饮用高氟水而导致的氟病是世界上分布最为广泛的地方病之一，长期饮用高氟水，对骨组织有危害，轻者会产生氟斑牙，重者造成氟骨症，甚至丧失劳动能力、导致残疾。饮水型地方性氟中毒发生地区，青少年骨生长发育障碍发生率在30% 46%之间，明显高于非病区。截至2008年的统计，中国饮用高氟水的人口有5千万人左右，占饮用水水质超标不安全人口的22%。世界卫生组织(WHO)建议的饮用水标准中氟离子的浓度为不超过I.5mg/L。 针对不同水源和出水要求，除氟工艺通常有化学沉淀、混凝沉淀、吸附、离子交换、膜分离等方法。其中吸附法由于操作简便，成本较低而得到广泛应用。在吸附法中，吸附剂是最关键的环节，常用的吸附剂有活性氧化铝、沸石、活性炭、羟基磷灰石等。美国、法国、德国、日本等发达国家早期都是利用活性氧化铝进行除氟，但吸附容量较低，需要频繁再生。目前，以稀土类多价金属氧化物为主要成分的高效吸附剂研究越来越多，虽然其吸附性能优于常规的活性氧化铝，具有高吸附容量和良好的除氟性能，但由于价格昂贵而难以推广应用。但此类材料的开发应用为有害阴离子去除材料的研究提供了很好的思路，产生高密度活性羟基是制备高性能阴离子吸附剂的关键。近年来，铁类氧化物作为吸附剂也广泛应用于各种水处理工艺，其价格低廉，易制备，但其对氟离子的亲和性不强。钛类氧化物也被开发应用于饮用水处理，但氧化钛对氟的吸附效果很差。
技术实现思路
本专利技术针对解决目前广泛使用的活性氧化铝、活性炭、氧化铁等除氟吸附剂普遍存在的吸附容量小，有害离子溶出严重，适用PH范围偏酸性等问题，以及最新研究的钛类、稀土金属类氧化物制备过程工艺复杂，条件要求苛刻，吸附剂成本偏高等问题，提供了一种铁钛氧化物。其作为除氟吸附剂，具有吸附容量高、PH适用范围广、无有害离子溶出、吸附除氣效率闻等优点。本专利技术所提供的铁钛氧化物，含有铁和钛两种金属元素，其中，所述铁元素和钛元素的摩尔比为O. 1-10。制备本专利技术铁钛氧化物的方法，包括下述步骤I)以可溶性铁盐和可溶性钛盐为原料，配制成混合溶液，其中，所述可溶性铁盐中的铁元素和所述可溶性钛盐中的钛元素的摩尔比为0.1-10 ；2)在搅拌状态下，向所述混合溶液中加入碱性化合物溶液进行共沉淀反应，直至混合溶液的pH值达到3-8，停止加入，得到沉淀物；3)用水洗涤所述沉淀物，至洗涤后出水的pH值为6-8 ；4)将洗涤后的沉淀物在70-500°C下干燥至恒重，再经研磨，得到所述铁钛氧化物。其中，步骤I)中所述混合溶液中铁离子的摩尔浓度可为O. 02-lmol/L，钛离子的摩尔浓度可为O. 02-lmol/L。步骤I)所述可溶性铁盐具体选自硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁、硝酸铁和氯化铁中的一种或多种；所述可溶性钛盐具体选自硫酸氧钛、硫酸钛、四氯化钛、异丙醇钛中的一种或多种。步骤2)中所述碱性化合物具体选自氢氧化钠、氨、硅酸钠、偏铝酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种。其中，所述氢氧化钠、硅酸钠、偏铝酸钠、碳酸钠或碳酸氢钠的溶液中的钠离子浓度可为O. 5-7mol/L ;所述氨水溶液的质量百分比浓度为5_25%。为了取得更好的效果，步骤2)中停止加入后还包括静置的步骤。所述静置的时间可为0-200小时。·本专利技术的再一个目的是提供上述铁钛氧化物的应用。本专利技术所提供的铁钛氧化物的应用，是其作为除氟吸附剂的应用或在制备除氟吸附剂中的应用。本专利技术制备的铁钛氧化物除氟吸附剂具有如下优点I.本专利技术的铁钛氧化物除氟吸附剂对水中氟的饱和吸附容量可达到40_60mg/g,吸附容量大，除氟效率高，适用pH范围广。2.本专利技术的铁钛氧化物除氟吸附剂表面羟基吸附位点密度高，对氟有较强的亲和性，通过离子交换将氟吸附并去除，吸附能力强，吸附容量高。3.本专利技术的铁钛氧化物除氟吸附剂稳定性好，在使用过程中不存在溶出现象，相比于稀土金属，能够大幅度降低原料成本，适合广泛推广应用。4.本专利技术除氟吸附剂的制备方法简便易控制，工艺条件温和。具体实施例方式下面通过具体实施例对本专利技术进行说明，但本专利技术并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。实施例I、制备铁钛氧化物除氟吸附剂配制200mL的硫酸亚铁和硫酸钛混合溶液，其中铁离子浓度为O. 2mol/L,钛离子浓度为O. 2mol/L，在搅拌状态下，加入12. 5 (wt) %的氨水，当pH值终点达到5时停止加入。静置48h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH值为7，过滤，在80°C下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液PH为7时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到60. Omg/go实施例2、制备铁钛氧化物除氟吸附剂配制200mL的硝酸亚铁和硫酸氧钛混合溶液，其中铁离子浓度为O. 02mol/L,钛离子浓度为O. 2mol/L，在搅拌状态下，加入钠离子浓度为4mol/L的碳酸氢钠溶液，当pH终点达到3时停止加入。静置0h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为6，过滤，在200°C下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为7时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到52. 6mg/g。实施例3、制备铁钛氧化物除氟吸附剂配制200mL的氯化铁和异丙醇钛混合溶液，其中铁离子浓度为O. 35mol/L,钛离子浓度为O. 15mol/L,在搅拌状态下，加入钠离子浓度为6mol/L的碳酸钠溶液，当pH终点达到6.5时停止加入。静置80h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为7，过滤，在300°C下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为4时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到55. 2mg/g。实施例4、制备铁钛氧化物除氟吸附剂 配制200mL的氯化亚铁和四氯化钛混合溶液，其中铁离子浓度为O. 6mol/L,钛离子浓度为O. lmol/L，在搅拌状态下，加入5mol/L的氢氧化钠溶液，当pH终点达到8时停止加入。静置20h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为8，过滤，在500°C下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液PH为8时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到40. Omg/go实施例5、制备铁钛氧化物除氟吸附剂配制200mL的硫酸铁和硫酸钛混合溶液,其中铁离子浓度为O. 2mol/L,钛离子浓度为O. 02mol/L，在搅拌状态下，加入钠离子浓度为2mol/L的偏铝酸钠溶液，当pH终点达到4. 5时停止加入。静置35h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为6. 5，过滤，在120°C下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为5时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到56. 7mg/g。实施例6、制备铁钛氧化物除氟吸附剂配制200mL的硫酸亚铁和硫酸钛混合溶液，其中铁离子浓度为O. lmol/L,钛离子浓度为lmol/L，在搅拌状态下，加入20 (wt) %的氨水，当pH终点达到5. 5时停止加入。静置50h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为6. 8，过滤，在70°C下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁钛氧化物，含有铁和钛两种金属元素，其中，所述铁元素和钛元素的摩尔比为0.1？10。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王亭杰，陈林，何博阳，何帅，粟超丽，张畅，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：