[发明专利]用于吸附氟离子的磁性氢氧化锆吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化工冶炼技术领域，具体的是指一种用于吸附氟离子的磁性氢氧化锆吸附剂的制备方法。

背景技术

氟污染的来源主要是来自铝的冶炼、磷矿石的加工、磷肥的生产、钢铁的冶炼以及煤炭燃烧过程中所产生的排放物。在自然状态下，土壤、海水、地面水、地下水都含一定量的氟。居民长期饮用高氟地下水，会出现牙齿和骨骼的氟中毒症状，这将直接危害人体身体健康。本发明旨在研制一种吸附氟离子的新型磁性氢氧化锆吸附剂，并应用于含氟废水的治理场合，采用磁场固液分离将更简单方便，能够有效保证水体在脱除氟离子后无残留，吸附效果好。

含氟废水广泛存在于钢铁冶金、磷肥生产、磷矿石加工等工业生产中，在自然状态下，土壤、海水、地面水、地下水都含一定量的氟。目前比较成熟的脱除氟离子工艺有:离子交换法；沉淀法；透析法；电渗析法；吸附法。沉淀法中，氟离子去除效果差，只能作为饮用水除氟的预处理；离子交换法和膜分离法投资均相对较高。吸附法因操作简单、效果好且吸附剂可以再生利用而越来越受重视。氢氧化锆在氟离子的脱除中具有去除率高、无毒性、运行简单、吸附和脱附反应速率快等优点，但缺点是固液分离困难。

一直以来，水体中氟离子的去除是水处理研究热点与难点之一。氟离子除方法繁多，但每种方法均有其自身的局限性。吸附法因操作简单、吸附效果好且吸附剂可以再生利用而越来越受重视。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术中的问题，提供一种用于吸附氟离子的磁性氢氧化锆吸附剂的制备方法，该吸附剂吸附后易于固液分离，采用磁场固液分离更简单方便，能够有效保证水体在脱除氟离子后无残留，吸附效果好。

为实现上述目的，本发明所提供的用于吸附氟离子的磁性氢氧化锆吸附剂的制备方法，它包括如下步骤：

(1)按照四氧化三铁纳米粒子和柠檬酸钠溶液的比例为1g:(50～80)mL，将纳米四氧化三铁加入到浓度为0.2～0.25mol/L的柠檬酸钠溶液中，先超声波分散20～30min，再恒温摇床震荡20～30min，磁分离出改性后磁性四氧化三铁纳米粒子；

(2)将改性后磁性四氧化三铁纳米粒子用无水乙醇洗涤，然后转移至容器中，加入去离子水，得到水基Fe₃O₄悬浮液；

(3)向水基Fe₃O₄悬浮液中加入聚乙二醇进行溶解；然后在水浴温度59～61℃、搅拌速度900～1200rpm的条件下，快速滴加浓度为0.4～0.5mol/L的ZrOCl₂溶液，ZrOCl₂溶液的加入量为ZrOCl₂和Fe₃O₄摩尔比为3～11:1；再慢速滴加浓度为1.5～2mol/L的氨水溶液直至pH为9～10时停止滴加；静置老化30min，得到溶胶沉淀，磁分离出固体产物，用去离子水反复洗涤直至pH为中性且检测不到Cl^-，最后抽滤得到滤饼；

(4)向滤饼中注入8～10倍体积的正丁醇，混合打浆均匀后，将得到的ZrO(OH)₂/Fe₃O₄湿溶胶进行共沸蒸馏以脱除水分；待蒸馏结束后真空干燥，取出后研磨过筛，即得氟离子吸附剂磁性氢氧化锆。

作为一种优选方案，所述步骤(1)中，按照四氧化三铁纳米粒子和柠檬酸钠溶液的比例为1g:60mL，将纳米四氧化三铁加入到浓度为0.25mol/L的柠檬酸钠溶液中，超声波分散时间为25min，恒温摇床震荡时间为25min。

作为又一种优选方案，所述步骤(3)中，添加的聚乙二醇的质量为ZrOCl₂质量的3～6％；快速滴加0.5mol/L的ZrOCl₂溶液,滴加速度为7～9mL/min；慢速滴加2mol/L的氨水溶液，滴加速度为2～3mL/min。

作为又一种优选方案，所述步骤(3)中，向水基Fe₃O₄悬浮液中加入聚乙二醇进行溶解；水浴温度为60℃、搅拌速度为1000rpm，ZrOCl₂溶液的加入量为ZrOCl₂和Fe₃O₄摩尔比为8:1。

作为又一种优选方案，所述步骤(4)中，向滤饼中注入10倍体积的正丁醇。

与现有技术相比，本发明的有益效果是: