[发明专利]一种金属掺杂勃姆石及其制备方法和应用

说明书

本发明属于材料合成技术领域，具体涉及一种金属掺杂勃姆石及其制备方法和应用。本发明以双金属盐为原料，使用一定比例的金属掺杂离子，采用柠檬酸钠为金属络合剂，在水和无水乙醇比例为1:0.5‑2之间的混合溶剂中在180‑220℃下反应12‑48h得到具有不同形貌的勃姆石掺杂材料。本发明通过一步混合溶剂热双金属掺杂方式得到具有高效快速脱氟的掺杂勃姆石。该方法具有简便易行，流程短等优点，为探索高效掺杂材料合成提供一种简单易行的合成思路。

技术领域：

本发明属于吸附材料技术领域，涉及一种高效快速脱氟掺杂勃姆石及其制备方法和应用。

背景技术：

近年来，人们的生活以及工业生产都会产生含氟废水，比如牙膏中过量的氟溶液，有色冶金中电解锌容易产生氟离子溶液富集产生高浓度1000ppm以上的氟离子溶液废水。常见于国内外的废水脱氟方法包括化学沉淀法、离子交换法、膜过滤法、吸附法、电凝聚法等。而对于高浓度的含氟溶液一般主要化学沉淀法和吸附法，其中由于化学沉淀法消耗大量的氧化钙，而且溶液的pH受到很大的限制，生成大量沉淀，难以处理。因此吸附法是一个更好的选择，然后针对高浓度氟离子的吸附剂的开发依然是个尚待解决的难题。

目前主要采用的吸附氟离子吸附剂主要包括商用的氧化铝以及碳材料。一般地商用氟离子吸附剂存在的吸附容量较小(活性氧化铝7.41mg/g，活性炭23.9mg/g)，吸附优势羟基基团过少，达到饱和吸附量基本需要8-12h，吸附速率过慢的缺陷。尽管目前很多研究都围绕着不断提高吸附容量，提高吸附速率，由于目前氟离子吸附剂中存在比表面积过小，吸附基团位点过低等问题，Sankhakarmakara等通过合成挑选得到具有目前最大的理论量吸附氟材料为富马酸铝金属有机骨架，理论容量最大为600mg/g。因此吸附容量对高浓度1000ppm以上的吸附依然存在难度，吸附速度还有待提高。而目前通过直接可控组装负载的溶剂热双金属掺杂方式，克服了目前主要的后负载合成方式具有工艺冗长的缺陷，得到具有300m²/g大比表面积，多重的羟基结合位点的复合材料，并且引入了增强性掺杂金属位点，对吸附材料合成领域具有很好的应用前景。

发明内容：

本发明的目的是根据现有合成氟离子吸附剂的不足，提出一系列掺杂高效快速的脱氟吸附剂勃姆石的合成方法。本方法通过合适的掺杂方式得到系列的掺杂的勃姆石，得到系列脱氟吸附剂。

本发明是通过以下方式实现：

一种金属掺杂勃姆石的制备方法，通过混合一定比例的掺杂金属盐溶液和铝盐溶液作为前驱体，使用金属络合剂进行络合，然后在反应釜中溶剂热反应一定时间得到具有不一样形貌的金属掺杂的勃姆石。

所述的掺杂金属盐为硝酸盐，硫酸盐或者氯化盐的一种，铝盐包括硝酸铝、氯化铝、硫酸铝中的一种或几种。

所述的掺杂金属盐的金属离子为：Mn，Sr，Zr，Ca，Ti，Mg，Fe，Nd，Ce或La金属离子，其中优选的掺杂元素为La金属盐，优选一种掺杂金属盐进行掺杂。

所述的掺杂金属离子与Al离子的摩尔比例为：1：2-16，其中最优选比例为1:3-5。

所述的金属络合剂为柠檬酸钠。尝试其他常用的络合剂，均没有柠檬酸钠效果好。

所述的溶剂热的溶剂为水和无水乙醇体积比例为1:0.5-2之间的混合溶剂，其中最优选体积比例为1:1。

所述的柠檬酸钠：金属盐：溶剂摩尔比例为1:2-6:3000-6000，其中最优选比例为1:3-5:3800-4200。

所述的反应温度为160-220℃，最优选温度为220℃；反应时间为12-48h，最优选时间为24h。

本发明根据不同掺杂的金属离子，可以得到不同形貌的金属掺杂勃姆石。