[发明专利]一种用于去除水中氟的复合吸附材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于去除水中氟的复合吸附材料及其制备方法，属于废水处理技术领域。本发明向含镧、铁和铝的三元混合液中缓慢加碱形成低聚铝为主的初级产品，该产品是高聚铝重要前驱物，然后通过控制高温水热反应条件，进一步合成高聚合状态无机多金属聚合物，以及多金属层状双氢氧化物胶体。通过采用了特定的制备工艺，保证除氟优势状态，使得各组分之间有更好的协同增效的作用，不仅使复合稀土高聚铝基吸附性能提高，还可拓宽其适用范围至碱性，达到3~11。对氟进行吸附时除氟率能达到90%以上，吸附容量在50‑70 mg/g。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种用于去除水中氟的复合稀土高聚铝基吸附材料及其制备方法。

背景技术

长期饮用含过量氟化物的水会对人体身体健康产生不良影响。按照国家工业废水排放标准，氟离子浓度应小于10mg/L；对于饮用水，氟离子浓度要求在1mg/L以下。在除氟技术领域中，目前常用的有吸附法、混凝法、离子交换法和膜法。其中吸附法被认为是一种低成本、简单有效的除氟方法。

在吸附材料设计中，针对氟离子的特点，往往需要考虑增加孔隙率减少粒径，最好是介孔、比表面积大、荷正电荷较多、本身或掺杂元素具有亲氟离子特性的、可进行阴离子交换的官能团如羟基、阴离子等方面。铝（氢）氧化物具有很好的亲氟特性，荷较多正电，也可通过工艺控制形成微孔、介孔、大孔结构，因此选择铝基吸附剂作为主体是除氟材料设计的主流选择。近年来发现稀土元素Ce、La、Y等有优异的除氟性能，但由于成本较高，一般需要与其他廉价的金属如铝复合来使用，这样既能维持较好的除氟性能，又能降低成本。现有技术中将稀土元素和铝盐复合反应合成铝基除氟材料的开发日趋增多。但是这些材料合成由于采用直接的混合或简单的加碱聚合方法（如CN109650482A公开的一种废水高效除氟剂及其制备方法），形成的产物主要是简单金属氧化物或低中聚铝氧化物和稀土氧化物，水解程度不高，酸碱稳定性、荷电性、阴离子交换能力等都不理想，因此其除氟效果提升有限。

由于开发高聚铝产品和稀土复合氧化物可以改善除氟效果，因此有必要开发一种可形成高聚铝的稀土复合铝基材料合成方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于去除水中氟的复合稀土高聚铝基吸附材料及其制备方法，制备的除氟材料吸附性能好、吸附容量大、能在更大的酸碱范围内保持较好的除氟性能。

为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于去除水中氟的复合吸附材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将硝酸镧、氯化铁和氯化铝溶解在去离子水中，制得三元金属盐混合液；

步骤2，向步骤1得到的混合液中滴加氢氧化钠溶液，直至pH为7~8，持续搅拌12h，得到初级产品液；

步骤3，将步骤2得到的初级产品液在高压反应釜中进行水热反应3-36 h，反应温度为80-120℃；

步骤4，将步骤3得到的反应产物离心分离，洗涤、烘干；

步骤5，将步骤4烘干的产物研磨至粒度为80-200目，即为成品。

优选的，步骤1中硝酸镧、氯化铁和氯化铝的摩尔比为1:1:3；所述三元金属盐混合液中，镧离子浓度为0.1~0.2mol/L，铁离子的浓度为0.1~0.2mol/L，铝离子的浓度为0.3~0.6mol/L。

优选的，步骤2中，氢氧化钠溶液的浓度为2~4mol/，滴加氢氧化钠溶液的速度为0.05~0.5mL/min。

优选的，步骤3中所述洗涤是用超纯水洗涤至上清液透明。

优选的，步骤3中所述烘干的温度为50~60℃。

本发明还提供了采用上述制备方法制备得到的吸附材料。