[发明专利]一种镁锆双金属改性树脂、其制备方法及除氟用途

说明书

本发明涉及一种镁锆双金属改性树脂、其制备方法及除氟用途，该材料是以树脂为原料，以六水合氯化镁和八水合氧氯化锆作为改性试剂，金属Mg和Zr以Mg/Zr金属氧化物纳米颗粒的形式沉淀在树脂孔道之中。金属离子的前驱体浓度为0.5~1.5 mol/L，Mg：Zr=1:3~3:1。所得镁锆双金属改性树脂可用于去除水体中氟，相对于未改性树脂和单金属改性树脂，镁锆双金属改性树脂在pH为2‑8的范围内表现出更高的吸附容量和抗干扰性，吸附速率快，可再生性能良好，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种镁锆双金属改性树脂除氟材料及其制备方法和用途，属于吸附材料技术领域。

背景技术

氟（F）是地球系统中构成生物体并参与新陈代谢过程必不可少的主要元素之一，同时，F与P、As等典型污染物一样，也是水体一种主要的阴离子型污染物。近年来，随着含氟产品的大规模应用，如聚四氟乙烯塑料、含氟农药等，对地表水以及地下水产生了严重污染。目前，高氟地下水遍布全国27个省、市、自治区，尤其是华北、西北干旱半干旱地区最为严重。研究表明，过量氟摄入对人体DNA、蛋白质等有一定程度的毒害作用，轻则导致牙齿质量变差、骨质疏松，重则引起口腔癌、大脑损伤、老年痴呆症等。我国《生活饮用水卫生标准》（GB5049-2006）规定集中供水出厂氟化物浓度在1 mg/L以下；我国《地下水质量标准》（GB/T14848-2017）中明确规定Ⅰ~Ⅲ类水氟化物浓度在1 mg/L以下。多年来，由于氟化物造成的水体污染治理是全球共同关注的问题。

目前，从水体中去除氟的方法主要包括沉淀法、电化学法、膜分离法和吸附法。其中，吸附法除氟因成本效益高、操作方便、去除能力强、吸附剂可重复再生利用等优点，具有很大的除氟潜力。目前已经开发了各种类型的吸附剂来吸附去除水中氟离子，包括天然矿物和工业废料吸附剂、生物质吸附剂、金属（氢）氧化物吸附剂、碳基吸附剂、离子交换树脂等。其中，离子交换树脂由于价格低廉、可再生性能良好等优点，具有广阔的应用前景。然而，仅仅使用离子交换树脂用于去除水体中的氟，会出现吸附容量较小、选择性较差、抗干扰能力较低等缺点。因此，通常需要对树脂进行物理或化学改性以提升其除氟能力。目前，对树脂进行负载金属改性是最有效的化学改性方法之一。通常将能与氟离子发生相互作用的金属离子或金属（氢）氧化物引入树脂，使树脂复合材料在保证原有性能优势的同时，也具有金属离子、金属（氢）氧化物与氟离子的强结合能力。