[发明专利]一种复合金属氧化物除氟吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体吸附剂组合物及其制备方法，具体地说涉及一种复合金属氧化物吸附剂及其制备方法。

背景技术

氟是人体生命必不可少的微量元素之一。适量的氟能使骨、牙坚固，减少龋齿发病率。饮用水适宜的氟质量浓度为0.5～1mg/L。当饮用水中氟含量不足时，易患龋齿病；但若长期饮用氟质量浓度高于1mg/L的水，则会引起氟斑牙病；长期饮用氟质量浓度为3～6mg/L的水会引起氟骨病。氟长期积累于人体时能深入骨骼生成CaF₂，造成骨质松脆，牙齿斑釉，韧带钙化，关节僵硬甚至瘫痪，严重者丧失劳动能力。氟慢性中毒还可产生软组织损害，甚至肿瘤发生，并有致白血病的危险性。据近年的资料报道，长期摄入过量的氟化物还有致癌、致畸变反应。为了防止和减少氟病发生率，控制饮用水中的氟含量是十分必要的。

长期饮用含氟饮用水对健康的影响已经引起了世界范围内的高度关注，为了控制氟的长期摄入，世界卫生组织(WHO)、欧洲环境署(EEA)、美国环境保护局(EPA)，日本环境省，我国卫生部等组织及管理机构对饮用水中氟含量规定为1mg/L。

我国不少地区饮用水源的氟含量较高，氟在我国地下水中中广泛存在，氟病区主要分布在偏远地区。目前，全国农村约有7000多万人饮用高氟水(氟含量＞1mg/L)，水中含氟量最高可达12～18mg/L，导致不同程度的氟中毒。如内蒙古雅布赖地区，东北克山地区，安徽北部、宁夏大部、河北部分地区、天津等。

有效降低饮水中的氟含量，其途径一是选用适宜水源，二是采取饮水除氟，使含量降到适于饮用的范围。选取适宜水源往往受到自然条件限制，多数情况下采用饮水除氟方式获得洁净饮水。饮水除氟是通过物理化学作用，将水中过量的氟除去。

在众多的饮用水除氟方法中，吸附技术被认为是适合于农村或分散社区小规模供水除氟的经济有效的技术，因此吸附法是研究和应用最广的除氟方法。吸附技术的核心是吸附性能高、费用低的吸附剂。吸附法采用的吸附剂主要有活性氧化铝、骨碳等，其中，活性氧化铝是国内外使用最多的除氟吸附剂，但是该吸附剂的最佳吸附pH值为5，对于酸的消耗量大，处理成本较高，而且吸附容量偏低，其饱和吸附容量为10-20mg/g，容易导致铝元素的溶出，影响氧化铝的吸附性能。因此，开发能在中性pH条件下使用的，替代活性氧化铝吸附材料，并且吸附容量高的除氟吸附剂的新型吸附剂的研究日益收到广泛的关注。

近年来，对除氟吸附剂的研究众多，例如：对稀土、铁、锰、铈等多价金属化合物的研究表明，该类化合物具有高的吸附阴离子的能力。焦中志、张星、杨敏等在“稀土钵基无机吸附剂对氟的吸附性能”(环境化学，Vol.21，NO.4，2002，7)中，报道了一种Ce-Fe除氟吸附剂，对氟的吸附试验表明，其适用的pH范围是3-5，而当pH近中性时(饮用水的正常pH范围是6.5-8.5)其的吸附性能较差。

又如：含有金属铝或稀土金属的多元复合除氟吸附体系，经过与碱溶液反应后干燥，焙烧制得，虽然这些类复合金属氧化物除氟吸附剂在中性条件下，对水中氟的饱和吸附量高于常规的活性氧化铝吸附材料。但是这些复合金属氧化物除氟吸附剂为多元复合吸附剂，在制备过程中，负载大；含铝体系吸附剂在吸附剂再生阶段容易发生铝溶出，影响吸附剂的除氟效率；在实际吸附过程中也存在诸多问题，导致吸附剂强度低，吸附容量降低、除氟效率差；含有稀土元素的除氟吸附剂因为稀土金属的造价高，产品的生产成本高，不利于广泛推广使用，尤其是在偏远落后的地区更难适用。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种二元体系的除氟吸附剂及其制备方法。本发明的除氟吸附剂为一种复合金属氧化物除氟吸附剂，即Fe-Zr的复合金属氧化物除氟吸附剂，其在pH为近中性时，吸附容量高，在吸附剂再生阶段无铝元素的溶出现象发生，吸附除氟效率高。

为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种复合金属氧化物除氟吸附剂，含金属Fe和Zr。

其中，所述复合金属氧化物除氟吸附剂中含有的金属Fe和Zr的摩尔比为1∶1-6，优选为1∶1-2。

本发明另一方面提供一种复合金属氧化物除氟吸附剂的制备方法，包括将含Fe化合物和含Zr化合物与碱类化合物进行共沉淀反应。

其中，所述碱类化合物选择氢氧化钠、氢氧化钾、浓氨水中的一种或多种。

其中，所述复合金属氧化物除氟吸附剂的制备方法，包括如下顺序进行的步骤：

1)将所述含Fe化合物和所述含Zr化合物溶解制成混合溶液，其中所述Fe与所述Zr的摩尔比为1∶1-6；