[发明专利]一种基于面粉的除氟吸附剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于面粉的除氟吸附剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将面粉进行低温等离子体照射，得碳化粉；(2)将碳化粉和硫酸铈水溶液混合，浸泡，固液分离，将固体部分烘干，研磨，得铈载碳化粉；(3)将铈载碳化粉进行低温等离子体照射，得除氟吸附剂。本发明应用低温等离子体技术将面粉转化为除氟吸附剂，拓宽了碳前驱体的可选择性，不再仅局限于选择具有一定硬度或具有比较稳定植物细胞壁结构的生物质材料；制备工艺简单，制备过程无需维持稳定的高温环境；所制备的除氟吸附剂pH适用范围广(1～13)，氟离子选择性高，吸附容量最大可达到246mg/g。

技术领域

本发明涉及除氟吸附剂的制备方法，尤其涉及一种基于面粉的除氟吸附剂的制备方法。

背景技术

氟元素是人体必需的微量元素之一，对维持人体正常生理活动起着重要作用。饮水中含有适量氟对人体健康是有益的，但若长期饮用氟超标水易引发弥漫性骨硬化、骨骼软化、神经系统受损等症状。含氟废水主要来自于氟化学工业、电镀、金属加工等行业，水体中高氟的存在，对人类的生产、生活环境造成了极大的危害。

常用的除氟法有吸附法、离子交换法、电渗析法和膜处理法，其中，吸附法应用最为广泛。目前常用的除氟吸附剂有活性金属氧化物、沸石、泥土类吸附剂和生物质类吸附剂。活性炭材料是一种最为常见的吸附材料，但当前活性炭材料对氟吸附容量低且对氟选择性较差。

碳前驱体的选择对活性炭材料的吸附性能具有很大的影响。作为碳前驱体，大量生物质材料被制备成活性炭材料并被应用在环保和能源产业。生物质材料具有来源广泛、资源丰富、环境友好且成本低廉等特点。当前，最常用的碳前驱体生物质材料主要包括稻壳、核桃壳、椰壳、木材、橄榄核等。这些材料均具有一定的硬度或比较稳定的植物细胞壁结构，这一特性可在一定程度上避免高温分解过程中生物质材料孔壁坍塌。这对生物质材材料的要求无疑大大限制了碳前驱体的可选择性。活性炭的制备方法分为化学法和物理法，不管是化学法还是物理法均需在高温下制备(400～1000℃)且伴随有机生物质的分解与有害尾气的产生。另外，物理活化法对生物质基活性碳制备影响较小，但为了获得发达且稳定的孔隙结构，生物质材料制备活性炭过程中通常需进行化学活化，而化学活化法对其制备影响较大。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种应用低温等离子体技术将面粉转化为除氟吸附剂的制备方法，不仅拓宽了碳前驱体的可选择性，而且制备工艺简单，制备过程无需维持传统方法所需的高温环境。

技术方案：本发明所述的一种基于面粉的除氟吸附剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将面粉进行低温等离子体照射，得碳化粉；

(2)将碳化粉和硫酸铈水溶液混合，浸泡，固液分离，将固体部分烘干，研磨，得铈载碳化粉；

(3)将铈载碳化粉进行低温等离子体照射，得除氟吸附剂。

其中，所述步骤(1)中低温等离子体照射的作用气氛为甲烷和氩气混合气体，甲烷和氩气的体积比为5～30:100，进一步优选为5～25:100。低温等离子体照射的作用时间为1～3h，作用电压为3～30kV。另外，面粉在进行低温等离子体照射之前先研磨1～3h，对面粉进行研磨可降低面粉颗粒粒径，提高面粉比表面积。

所述步骤(2)中硫酸铈水溶液的浓度为18～70g/L，进一步优选为20～60g/L。碳化粉与硫酸铈水溶液的固液比为0.4～1.2:1，混合后浸泡2～6h，50～150℃下将固体烘干，研磨0.5～1.5h。

所述步骤(3)中低温等离子体照射的作用气氛为水蒸气，所述水蒸气的湿度为60％～95％RH，进一步优选为60％～90％RH。低温等离子体照射的作用时间为1～3h，作用电压为3～30kV。