[发明专利]一种凹凸棒/氧化锆复合除氟材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸附材料、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。

背景技术

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1.0mg/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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凹凸棒/氧化锆复合除氟材料的制备方法，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，本发明所采取的技术方案是：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SO₄^2-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。

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。