[发明专利]一种高效锆铝铈基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的制备方法，特别是涉及锆铝铈基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，对人体的牙齿和骨骼形成，钙、磷代谢以及体内酶系统 具有重要的生理作用。但当氟摄入过量时会引起慢性中毒，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。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。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。

氟在我国地下水中广泛存在，我国不少地区饮用水源中的氟含量超标现象严重，导致不 同程度的氟中毒。如：天津的汉沽和塘沽、河北的沧州和黄骅、山东的德州和惠民、辽宁义 县、浙江义乌、江西宁都、湖北恩施、贵州毕节、陕西紫阳、云南镇雄、四川兴文等。

在众多的含氟废水处理工艺中，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。吸附法中吸附剂除氟效果的高低是制约吸附 法发展和应用的关键因素之一。目前，活性氧化铝是国内外应用最多的吸附剂。该吸附剂的 最佳吸附pH值大约为5，偏酸性，需要消耗大量的酸，处理成本较高，而且其饱和吸附量偏 低，一般在10～20mg/g，另外，在吸附的过程中铝离子容易析出造成二次污染，进一步限制 了它的发展和应用。为此，研制吸附容量大、开发能在中性pH条件下使用的吸附剂越来越受 到国内外相关学者的关注。

近年来，一些研究表明，镧、铈、锆等金属氧化物或水合氧化物对氟离子具有较强的亲 和力。Choon-Ki Na，Hyun-Ju Park在“Defluoridation from aqueous solution by lanthanum  hydroxide”(Journal of Hazardous Materials，183(2010)512-520)研究中，以Ce(OH)₃为除氟剂，对氟的吸附试验表明，当pHeq≤7.5时，最大吸附容量可达242.2mg/g，但是 单一的使用稀土元素价格昂贵，难以大规模应用，尤其是在一些贫困偏远的地区；为了克服 这一缺点，Han Liu，Shubo Deng，Zhijian Li等人在“Preparation of Al-Ce hybrid  adsorbent and its application for defluoridation of drinking water”(Journal of  Hazardous Materials，179(2010)424-430)研究中将铝与铈相掺杂，制备出复合金属氧化 物吸附剂，这一方法在大大降低吸附剂制备成本的同时，也降低了其吸附性能，最大吸附量 仅为91.4mg/g。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效锆铝铈基复合除氟材料的制备方法，该方法制备的复合 除氟材料具有吸附量较大的特点。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种高效锆铝铈基复合除氟材料的制备方法， 其特征在于它包括如下步骤：

1)按锆离子、铝离子、铈离子的摩尔比为0.5～1.5∶4∶1～3，称取四价锆盐、三价铝盐 和四价铈盐；按三价铝盐中的铝离子∶去离子水的配比＝0.5mol∶1L，量取去离子水；按油酸、 乙醇、去离子水的体积比为2∶5∶6，选取油酸和乙醇，备用；

将四价锆盐、三价铝盐和四价铈盐于50℃恒温搅拌下溶解于去离子水中，并在搅拌的过 程中加入油酸和乙醇，得到混合液；

2)将上述混合液超声分散30min后，于50℃恒温下用6mol/L的氢氧化钠溶液调节上述 溶液pH为8.0～9.0，之后继续搅拌2h，得到浆料；

3)将上述浆料离心洗涤至上清液pH＝6.5±0.2；

4)将离心水洗后的沉淀物干燥至恒重，然后于研钵中磨细，得到锆铝铈基复合除氟材料。

所述四价锆盐为氯氧化锆或硝酸氧锆。

所述三价铝盐为硫酸铝、硝酸铝或氯化铝。

所述四价铈盐为硫酸高铈。

步骤4)所述的干燥温度为80～90℃。

所述超声分散的功率为60～90W，频率为40～59kHz。

本发明的有益效果是：