本发明专利技术涉及吸附材料、复合材料的制备方法。一种凹凸棒/氧化锆复合除氟材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：1)原料的选取：按质量比为3∶6～5∶6的比例，分别称取锆盐和钠化后的凹凸棒石备用；将锆盐配制成锆盐溶液；2)将凹凸棒石配制成5wt％的悬浊液，搅拌，得到凹凸棒石悬浊液；3)将上述锆盐溶液逐滴加入到凹凸棒石悬浊液中后，搅拌，然后用NaOH溶液调节其pH至5.0～5.5；老化，得到浆料；4)将上述浆料离心，所得滤饼干燥；将所得干燥物于铝盐溶液中浸泡活化4h以上，用去离子水洗涤至无SO42-后，干燥，磨细，得到凹凸棒/氧化锆复合除氟材料。该方法制备出的复合除氟材料具有较大的吸附量、廉价、可回收利用。可用于地下水除氟，也可用于工业废水除氟。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附材料、复合材料的制备方法，特别是涉及凹凸棒/氧化锆复合除氟材料的制备方法。
技术介绍
氟是人体必需的微量元素之一，适量的氟是维持骨骼和牙齿发育必不可少的，但长期饮用高氟水会导致氟斑牙，严重者甚至会导致骨骼变形、疼痛、关节僵硬、筋键钙化、行走困难，以至于瘫痪。近年来，由于现代工业和农业的发展，氟和含氟化合物的应用日益广泛，氟进入环境中的量也日益增多，人们对氟中毒的研究也更为重视。氟污染主要产自于工业，在工业上，含氟矿石的开采，硅氟聚合物、玻璃、硅酸盐、半导体等的工业生产，金属冶炼、铝加工、电子、电镀、化肥、农药等行业排放的废水中，也常含有高浓度的氟化物，造成环境污染。国家规定，工业废水中氟离子最高允许排放浓度为10mg/L。世界卫生组织(WHO) 建议的饮用水标准中，氟化物的浓度为不超过1.5mg/L。我国在《生活饮用水卫生标准》 (GB5949-2006)中明确规定饮用水中氟化物含量标准为不高于1. Omg/L。含氟废水的众多处理工艺，如冷冻法、离子交换树脂法、超滤、电渗析、混凝沉淀等，因其成本高，除氟效率低，存在二次污染等缺陷，而难以推广应用。吸附法因操作简便、 除氟效果稳定等优点而倍受青睐，是我国饮用水除氟中研究应用较多的一种方法。吸附法除氟主要利用吸附剂与氟离子的吸附作用、离子交换作用或络合作用等将氟离子去除，吸附剂可通过再生恢复吸附能力。除氟效果的高低主要受吸附剂种类的制约，因此，吸附法中选择合适的吸附剂非常关键。目前除氟多采用活性氧化铝和骨炭作为吸附剂，但其存在除氟效率低，工艺复杂，再生次数少且成本高等弊端，影响了其除氟效果和实际应用价值。为此研制吸附效率高、经济实用、绿色环保的吸附剂具有重大的社会、环境和经济意义。我国凹凸棒石资源丰富，来源广，成本低，仅为活性炭的1/5 1/10，又因其具有较大的比表面积与离子交换量、较强的吸附能力、良好的吸附量、热稳定性、环境友好等特点，而使其具有很强的废水处理应用潜力。若将改性凹凸棒石作为吸附剂去除水中氟离子， 将会产生巨大的社会、环境和经济效益。而对于阴离子——氟离子的去除，由于凹凸棒石本身性质的决定必须首先进行活化改性。然而，研究者大多采用热改、酸活化、有机改性、与金属氧化物——氧化铝或氧化铁复合等工艺。这些方法得到的凹凸棒基除氟吸附剂要么吸附容量不大，制备工艺较为复杂，成本较高，要么会产生二次污染，不稳定，对PH的变化敏感， 水处理范围较窄，为推广带来一定难度。因此，寻找合成条件宽、制备工艺简单、无毒、水处理范围广的凹凸棒基除氟材料，具有十分重要的实用意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，该方法制备出的复合除氟材料具有较大的吸附量，廉价、可回收利用。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是，其特征在于它包括如下步骤1)原料的选取称取NaOH，溶于去离子水中，配制成浓度为0. 4mol/L的NaOH溶液，备用；称取铝盐，溶于去离子水中，配制成Al3+浓度为0. 05 0. lmol/L的铝盐溶液，备用；按锆盐与钠化后的凹凸棒石的质量比为3 6 5 6的比例，分别称取锆盐和钠化后的凹凸棒石备用；按锆盐与水的配比为3 5g 200mL，将锆盐置于烧杯中，加去离子水， 超声分散IOmin后于60 70°C恒温下老化12h，再于室温下静置15h，得到锆盐溶液，备用；2)称取钠化后的凹凸棒石，加去离子水，配制成5wt%的悬浊液，于60 70°C下搅拌IOmin后，得到凹凸棒石悬浊液，备用；3)将上述配制的锆盐溶液逐滴加入到上述凹凸棒石悬浊液中后，继续搅拌2h，然后用NaOH溶液调节其pH至5. 0 5. 5 ；之后将所得悬浊液静置老化14 18h，得到浆料；4)将上述浆料离心，所得滤饼于80 90°C下干燥，得到干燥物；将所得干燥物于铝盐溶液中浸泡活化4h以上，用去离子水洗涤至无S042_后，于80 90°C下干燥，然后于研钵中磨细，得到凹凸棒/氧化锆复合除氟材料。 所用铝盐为硫酸铝或硫酸铝钾。所述锆盐为二水硝酸氧锆或八水氯氧化锆。所述钠化后的凹凸棒石的制备工艺为，将提纯过的凹凸棒石加去离子水，配制成 3wt%的悬浊液备用；按氯化钠与悬浊液中凹凸棒石重量的15%，配制浓度为10衬％的氯化钠溶液备用；将上述氯化钠溶液加入到上述凹凸棒石悬浊液中，于70°C下剧烈搅拌Ih; 室温下老化24h后，离心洗涤至无氯离子(用0. 01mol/L的AgNO3溶液检测)；所得滤饼于 90°C下干燥，然后于研钵中磨细，得到钠化后的凹凸棒石。所述干燥时间为IOh。所述超声分散的功率为60 90W，频率为40 59kHz。对于吸附达到饱和后的凹凸棒/氧化锆复合除氟材料恢复活性的方法是将吸附饱和后的凹凸棒/氧化锆复合除氟材料加入去离子水中，用0. lmol/L NaOH溶液调节pH至 12. 5，浸泡2h后，离心、洗涤，于80°C下烘干，然后再于铝盐溶液中浸泡活化4h，离心、洗涤至无SO/—后，于80°C下烘干，即可恢复其吸附活性。本专利技术的有益效果是1)本专利技术以锆盐为原料，在吸附过程中，锆以水合氧化物的形式存在，具有耐热， 耐酸碱，优良的离子交换性能和富集的表面氧缺位，无毒，基本不受其它离子干扰，除氟容量大，且不存在二次污染。可用于地下水和工业水除氟。2)此方法采用的吸附剂载体是价廉易得的凹凸棒石，从而降低了制备成本。该制备方法具有工艺简单、操作安全、反应温度较低、无二次污染、再生简单、成本低等优点。3)该制备方法制得的凹凸棒/氧化锆复合除氟材料，水中除氟效果稳定，吸附速率快，再生后仍具有较高的吸附量，可多次循环利用，进一步节约了成本。可用于地下水除氟，也可用于工业废水除氟。附图说明图1为本专利技术实施例1得到的凹凸棒/氧化锆复合除氟材料的粉晶X射线衍射 (XRD)图。图2为本专利技术实施例1中吸附量随吸附时间的变化图。 具体实施例方式为了更好地理解本专利技术，下面结合实例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实例。以下实施例中，所述钠化后的凹凸棒石的制备工艺为将提纯过的凹凸棒石(市售的)加去离子水，配制成3wt%的悬浊液备用；按氯化钠与悬浊液中凹凸棒石重量的 15%，配制浓度为10wt%的氯化钠溶液备用；将上述氯化钠溶液加入到上述凹凸棒石悬浊液中，于70°C下剧烈搅拌Ih ；室温下老化24h后，离心洗涤至无氯离子(用0. 01mol/L的 AgNO3溶液检测)；所得滤饼于90°C下干燥，然后于研钵中磨细，得到钠化后的凹凸棒石。实施例1 1)原料的选取称取16g的NaOH，加去离子水，配制成0. 4mol/L的NaOH溶液备用；称取13. 3g的Al2 (SO4) 3 · 18H20,加去离子水配制成0. 05mol/L的Al2 (SO4) 3溶液备用； 按质量比为3 6的比例，分别称取3g的ZrO(NO3)2 ·2Η20和6g钠化后的凹凸棒石，备用； 将3g的^O(NO3)2 ·2Η20加入盛有200mL去离子水的烧杯中，超声分散IOmin后，于60°C恒温下老化12h，再于室温下静置15h，得到ZrO (NO3) 2溶液，备用。2)称取6g钠化后的凹凸棒石，加去离子水，配制成5wt%的悬浊液，于60°C下剧烈搅拌IOmin后，得到凹本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种凹凸棒／氧化锆复合除氟材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：１）原料的选取：称取ＮａＯＨ，溶于去离子水中，配制成浓度为０．４ｍｏｌ／Ｌ的ＮａＯＨ溶液，备用；称取铝盐，溶于去离子水中，配制成Ａｌ３＋浓度为０．０５～０．１ｍｏｌ／Ｌ的铝盐溶液，备用；按锆盐与钠化后的凹凸棒石的质量比为３∶６～５∶６的比例，分别称取锆盐和钠化后的凹凸棒石备用；按锆盐与水的配比为３～５ｇ∶２００ｍＬ，将锆盐置于烧杯中，加去离子水，超声分散１０ｍｉｎ后于６０～７０℃恒温下老化１２ｈ，再于室温下静置１５ｈ，得到锆盐溶液，备用；２）称取钠化后的凹凸棒石，加去离子水，配制成５ｗｔ％的悬浊液，于６０～７０℃下搅拌１０ｍｉｎ后，得到凹凸棒石悬浊液，备用；３）将上述配制的锆盐溶液逐滴加入到上述凹凸棒石悬浊液中后，继续搅拌２ｈ，然后用ＮａＯＨ溶液调节其ｐＨ至５．０～５．５；之后将所得悬浊液静置老化１４～１８ｈ，得到浆料；４）将上述浆料离心，所得滤饼于８０～９０℃下干燥，得到干燥物；将所得干燥物于铝盐溶液中浸泡活化４ｈ以上，用去离子水洗涤至无ＳＯ４２－后，于８０～９０℃下干燥，然后于研钵中磨细，得到凹凸棒／氧化锆复合除氟材料。...
【技术特征摘要】
1.一种凹凸棒/氧化锆复合除氟材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤1)原料的选取称取NaOH，溶于去离子水中，配制成浓度为0.4mol/L的NaOH溶液，备用；称取铝盐，溶于去离子水中，配制成Al3+浓度为0. 05 0. lmol/L的铝盐溶液，备用；按锆盐与钠化后的凹凸棒石的质量比为3 6 5 6的比例，分别称取锆盐和钠化后的凹凸棒石备用；按锆盐与水的配比为3 5g 200mL，将锆盐置于烧杯中，加去离子水，超声分散IOmin后于60 70°C恒温下老化12h，再于室温下静置15h，得到锆盐溶液，备用；2)称取钠化后的凹凸棒石，加去离子水，配制成5wt%的悬浊液，于60 70°C下搅拌 IOmin后，得到凹凸棒石悬浊液，备用；3)将上述配制的锆盐溶液逐滴加入到上述凹凸棒石悬浊液中后，继续搅拌2h，然后用 NaOH溶液调节其pH至5. 0 5. 5 ；之后将所得悬浊液静置老化14 18h，得到浆料；4)将上述浆料离心，所得滤饼于80 90°C下干燥，得到干燥物；将所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张高科，贺志丽，甘慧慧，王一凡，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：83
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