[发明专利]一种稀土改性铝基吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种稀土改性铝基吸附剂及其制备方法和应用，所述稀土改性铝基吸附剂为介孔材料，包括羟基铝和醋酸镧，所述羟基铝的孔道内填充有醋酸镧。制备时，向La(NO₃)₃水溶液中加入拟薄水铝石并分散均匀，得到浊液；向所述浊液中加入冰乙酸，同时进行搅拌，直至浊液形成溶胶；将所述溶胶烘干至恒重，得到所述稀土改性铝基吸附剂。本发明制备方法无需高温焙烧工艺，且操作简便，耗时较短，设备简易，适用于工业化批量生产。本发明稀土改性铝基吸附剂性能稳定，条件适应性强，吸附速率快，且在参与竞争吸附时具有较强的氟离子吸附能力，因此可适用于工业电解锌溶液中氟离子的脱除。

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，特别涉及一种稀土改性铝基吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

电解锌溶液中氟离子含量过高时，将导致沸腾炉烟气焙烧制酸系统的腐蚀；且氟离子对阳极板的腐蚀将缩短阳极的服役寿命；在锌的电解沉积阶段，氟离子会腐蚀阴极铝板表面的氧化膜，使阴极铝板与析出的锌形成合金发生粘结，导致剥锌尤其是自动剥锌困难，加大铝板消耗。因此，高效率低成本地降低电解锌溶液中的氟含量是目前亟待解决的问题。

目前常用的脱氟方法主要包括化学沉淀法，絮凝沉淀法，萃取法，碱洗法，吸附法等，其中吸附法由于其设备的简易性和效果的稳定性广受关注。在诸多氟离子吸附剂中，含铝吸附剂是应用最为广泛的一类，其中稀土改性铝基吸附剂具有大的比表面积，优异的表面性质及对氟化物的较强亲和力，与此同时由于铝基原料的低价易得可将制备成本控制在一定的范围内，故其具有很大的研究价值。

目前最为典型的稀土改性铝基吸附剂制备方法为浸渍法和共沉淀法，此外，溶胶凝胶法也有少量应用。这些方法或是包含了耗时耗能的高温焙烧过程，或是所需时间过长，有时甚至可达两到三天。例如汪爱河等人在“Mg-Al-Me(Me＝La，Ce，Zr)复合氧化物制备及其除氟性能”(环境科学,Vol.37,No.12,2016.12)一文中，通过共沉淀-煅烧法制备了Mg-Al-Me金属复合氧化物吸附剂，其中包含有24h晶化，24h烘干及马弗炉焙烧(500℃)等工艺过程；He,Yuxuan等在“稀土(La和Ce)改性氧化铝强化除氟：吸附等温线、动力学、热力学和机理”(总体环境科学期刊，Vol.688,2019)一文中，采用浸渍法制备了La/MA和Ce/MA氟离子吸附剂，其中包含有400℃焙烧过程；Cheng,Jiemin等在“La³⁺改性活性氧化铝除氟研究”一文中，将活性氧化铝与硝酸镧溶液混合两天来对其进行改性。因此，对简易且迅速制备方法的探索成为了此类吸附剂研究中的重点。例如Weixiang等在“棉状钙铝镧复合除氟吸附剂的合成与表征”(化学工程杂志，Vol.250,2014.8)一文中提及了一种一步式水热工艺，但是该工艺需经过在衬有特氟隆的高压釜中以180℃加热8小时的步骤，设备复杂且整体耗时较长。此外，电解锌溶液的成分相对复杂，且吸附剂与锌离子对氟离子产生了竞争吸附，目前的吸附剂吸附性能还不够高，吸附效率还有待提高，因此需要更高效吸附剂方能有效脱氟。

发明内容

为了克服现有稀土改性铝基吸附剂在制备方面的不足和应用方面的局限性，本发明旨在提供一种稀土改性铝基吸附剂及其制备方法和应用，本发明制备方法无需高温焙烧工艺，且操作简便，耗时较短，设备简易，适用于工业化批量生产，本发明的稀土改性铝基吸附剂具有特殊的结构，能够大幅提升吸附性能。

本发明采用的技术方案如下：

一种稀土改性铝基吸附剂，所述稀土改性铝基吸附剂为介孔材料，包括羟基铝和醋酸镧，所述羟基铝的孔道内填充有醋酸镧。

一种稀土改性铝基吸附剂的制备方法，包括如下过程：

向La(NO₃)₃水溶液中加入拟薄水铝石，充分搅拌，使拟薄水铝石与La(NO₃)₃充分接触，得到浊液；

向所述浊液中加入冰乙酸，同时进行搅拌，直至浊液形成溶胶；