[发明专利]一种介孔花簇状γ‑TiP的制备方法与除氟应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及磷酸钛的制备方法及其除氟应用方法。

背景技术

随着城市化进程的加快和工农业的迅猛发展，大量城市垃圾、工业废水以及大气沉降物不断排入水中，使水体中的氟离子含量急剧升高。长期饮用含氟超标的水会导致氟斑牙、骨骼变形、疼痛、甚至瘫痪。因此找到一种合适的材料处理水中的氟元素迫在眉睫。

磷酸钛具有像离子交换树脂一样的离子交换性能，同时又具有像沸石一样的选择吸附和催化性能，是一种良好的吸附材料。有α，β，γ三种晶型，其中γ-TiP层间距离大，所以可以吸附离子范围较宽。目前主要制备方法是水热法(Allulli S,Ferragina C,et al.Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry,1977)，是将无定形磷酸钛和10mol/L H₃PO₄在300℃条件下反应48h。但是该制备方法反应温度高，时间长，制备方法复杂。

中国发明专利申请号201310646042.8公开了一种磷酸钛纳米材料及其制备方法与应用。将含钛化合物和含磷化合物于醇类溶剂中搅拌至均匀进行复分解反应，得到磷酸钛纳米材料。反应时间为36～60h.反应温度为50℃时，所得产物为α和γTiP组成的混合物。反应时间为84h后，得到γ相。该方法虽然降低了反应温度，但是制备时间太长，得到的γ相磷酸钛纯度不高。

中国发明专利申请号201210550027.9公开了一种花状微/纳米焦磷酸钛的制备方法。将植酸和钛源加入到无水乙醇中在180～220℃保温反应6～12h分离干燥后得到前驱体，再在680～800℃条件下煅烧1～6h，得到产物为焦磷酸钛(TiP₂O₇)。该制备步骤复杂，温度过高，不利于大规模生产。

中国发明专利申请号201310342141.7公开了一种深度净化水中微量氟的复合材料及制备和净化方法。该发明所述的吸附材料是以纳米磷酸钛为无机功能吸附剂，常规强碱性阴离子交换树脂为担体的树脂基纳米磷酸钛复合材料。该复合材料虽然能使出水重离子降低到生活饮用水控制标准以下，但是吸附量不高。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种制备方法简单、纯度高、吸附量大的介孔花簇状γ-TiP的制备方法与除氟应用方法。

本发明的介孔花簇状γ-TiP的化学式为Ti(HPO₄)₂·2H₂O。

上述介孔花簇状γ-TiP的制备方法：

将纯度为99％的钛酸丁酯与纯度为99％的酒精按体积比1:150～300共混，再按上述混合液：磷酸盐缓冲溶液的质量比为1:5的比例，将上述混合液缓慢滴加到牛血清蛋白含量为0.1mg/ml的磷酸盐缓冲溶液中，机械搅拌12～24h，分离、干燥后得到介孔花簇状γ-TiP。

上述介孔花簇状γ-TiP的除氟应用方法：

按每升含氟水加入上述制备的介孔花簇状γ-TiP500mg的比例，将上述制备的介孔花簇状γ-TiP加入浓度为50～90mg/L的含氟水中，控制含氟水的pH值在7，在25℃、180r/min的条件下采用摇床震荡24h后，测得吸附氟离子容量为90～110.6mg/g。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、制备工艺简单，原料便宜，反应温度适中，操作简单。

2、制备出的γ-TiP粉末粒径均匀，纯度高，比表面积大，生物相容性好，热和化学稳定性高。

3、吸附量大，能有效除去水中的氟，保护环境，价格低廉，适合大工业生产。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的介孔花簇状γ-TiP的SEM图。

图2是本发明实施例2制得的介孔花簇状γ-TiP的XRD图。

图3是本发明实施例3制得的介孔花簇状γ-TiP的除氟动力学图。

具体实施方式：

实施例1

将15mg牛血清蛋白加入到150ml磷酸盐缓冲溶液中搅拌均匀，将0.1ml钛酸丁酯与30ml酒精共混后缓慢滴加到上述磷酸盐缓冲溶液里，继续在室温下机械搅拌12h，最后离心干燥后得到Ti(HPO₄)₂·2H₂O白色粉末即介孔花簇状γ-TiP。