CN102872812A

CN102872812A - 一种去除水中氟离子的复合吸附材料及其制备方法

Info

Publication number: CN102872812A
Application number: CN2012103221134A
Authority: CN
Inventors: 雷春生; 陈蓉蓉; 雷思宇
Original assignee: Changzhou University
Current assignee: Changzhou University
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明公开了一种利用活性氧化锆负载在凤眼莲纤维素上而得到的新型的高效的复合吸附材料，属于水处理领域。本发明还公开了利用负载氧化锆的凤眼莲纤维素去除水中氟离子的方法，即将负载氧化锆的凤眼莲纤维素在任意条件下吸附除上水中的氟离子。本发明采用的是吸附法除去水中的氟离子，但其再生性能明显优于传统的吸附材料。此外，本发明操作简单，材料易得，成本低，交换容量大，不受其他离子干扰，处理效果高。因此，本发明用于去除生活污水和工业废水中的氟离子，具有良好的经济和环境效益。

Description

一种去除水中氟离子的复合吸附材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种去除水中氟离了的复合吸附材料及其制备方法，具体涉及利用活性氧化锆和凤眼莲纤维索的结合制得的一种新型的材料，属于水净化处理领域。

背景技术

氟普遍存在于植物组织中，且是必要的元素。但是过多的氟能抑制作物的新陈代谢、呼吸作用及光合作用。氟还能抑制土壤纤维素的分解、土壤消化作用及呼吸强度。氟是人体必需的微量元素之一，是组成人类和其他动物的牙齿和骨骼的主要成分之一，但氟在人体内的安全范围很窄，若长期饮用含氟量高于1.5mg/L的水则会造成氟斑牙或氟骨症，发生慢性氟中毒。

目前，工程上采用的除氟方法主要有沉淀法，混凝法，电凝聚法，离子交换法，电渗析法，吸附法。沉淀法具有方法简单、处理方便、费用低等优点，但处理后的水中含氟量仍然高于国家排放标准，很难达标。另处还存在泥渣沉降缓慢、脱水困难等缺点。混凝法具有药剂投加量少、处理量大、一次就可达标的优点，但其处理费用大，产生的污泥量多，去除效果受多种条件影响。电凝聚法具有设备简单、操作容易、运行稳定、可连续制水，易于实现自动控制等特点。但此方法易产生电极钝化现象，造成除氟效果和经济性能变差。离子交换法很少在生活中使用。近年来利用电渗析技术进行饮水处氟的研究和应用逐渐增多。利用电渗析除氟不用投加药剂，效果良好，去除率可达60～80％，除氟的同时可以降低高氟水的含盐总量，从而使水质得到全面改善。但是用电渗析法除氟时须将电流控制在极限电流点以上，否则除氟率偏低。与此同时，电渗析除氟时需要对水进行预处理，投资成本大，且设备要定期清洗。吸附法就是利用多孔性质使水中F-及附在固体表面。达到除氟目的的方法。操作时将吸附剂填入填充柱，采用动态吸附方式进行。这种方法操作简便，除氟效果较为稳定，价格便宜。因此吸附法一直是处理含氟废水的重要方法，用于含氟废水的深度处理方面，效果十分显著。

本发明复合吸附材料克服了现有吸附材料在处理过后再生能力的不足，在处理含氟离子的废水时，除氟率达到99.9％以上，且适用于任意浓度的含氟离子的废水，在除含氟离子的水领域内有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有吸附材料在处理过后再生能力的不足，提供了一种去除水中氟离子的复合吸附材料及其制备方法，本发明是一种新型的氟离子吸附材料，基本上不受其他离子干扰，不溶于水，无毒，且不受PH值的影响，而且它的交换容量大，使用方便，使用于任何水质。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

(1)取20g～25g氯氧化锆放入150ml烧杯内，用水溶解，加入15％～20％的氢氧化钠调节pH至弱碱性，有大量白色沉淀产生。加热活化后，进行抽滤，用蒸馏水洗至中性。最后将白色固体放入烘箱内，在100～110℃烘1～2h，取出，冷却，粉碎备用；

(2)将凤眼莲碾碎，烘干，称取原料烘干样5～10g，加入20％～25％的NaOH溶液40～50ml，在25～30℃下搅拌碱化80～90min，离心，倒出并回收上层黑夜，下层固形物即为碱纤维素；

(3)将碱纤维转入三角瓶中，加入10％～15％的NaOH溶液40～50ml调节pH为中性，加入称取的氧化锆粉末3～5g，搅拌70～80min，再加入5～10ml5％的MgSO4溶液，搅拌，将混合物离心，烘干，粉碎，即可得到新型的复合吸附材料。

所述的有凤眼莲即是指水葫芦。

所述的碱纤维素即是纤维素纳，将纤维素原料浸渍在氢氧化钠溶液内，再经压榨除去多余的碱液而得。

本发明的原理是：氧化锆粉末通过与水中的氟离子生成络合物沉淀，达到除去氟离子的目的。而且凤眼莲纤维素中有一定的键角并由氢键形成网状交联结构并且纤维素属于开放性长键，和氧化锆粉末结合后，具有巨大的比表面积，丰富的孔隙，通过吸附作用除去水中的氟离子。

本发明的具体应用方法为：在室温下，取pH＝6～7，浓度为90mg/L的含氟离子的污水50ml，在污水中加入5g氧化锆粉末-凤眼莲纤维素复合吸附材科，吸附30min后，测得污水中氟离子浓度小于0.5mg/L，去除率可达99.9％以上。

本发明的有益效果是：本发明除氟离子时基本上不受其他离子干扰，不溶于水，无素，吸附量大，不受PH值的影响，而且再生能力强。并且使用方便，适用于任何水质。

具体实施方式

本发明采用的技术方案如下：

(3)将碱纤维转入三角瓶中，加入10％～15％的NaOH溶液40～50ml调节pH为中性，加入称取的氧化锆粉末3～5g，搅拌70～80min，再加入5～10ml5％的MgSO₄溶液，搅拌，将混合物离心，烘干，粉碎，即可得到新型的复合吸附材料。所述的有机杂质主要指腐植酸、生活污水和工业废水的污染物。

所述的有凤眼莲即是指水葫芦。

实例1

取20g氯氧化锆放入150ml烧杯内，用水溶解，加入150％的氢氧化钠调节pH至弱碱性，有大量白色沉淀产生。加热活化后，进行抽滤，用蒸馏水洗至中性。最后将白色固体放入烘箱内，在100℃烘1h，取出，冷却，粉碎备用。将凤眼莲碾碎，烘干，称取原料烘干样5g，加入20％的NaOH溶液40ml，在25℃下搅拌碱化80min，离心，倒出并回收上层黑夜，下层固形物即为碱纤维素。将碱纤维转入三角瓶中，加入10％的NaOH溶液40ml调节pH为中性，加入称取的氧化锆粉末3g，搅拌70min，再加入5ml5％的MgSO₄溶液，搅拌，将混合物离心，烘干，粉碎，即可得到新型的复合吸附材料。

实例2

取25g氯氧化锆放入150ml烧标内，用水溶解，加入20％的氢氧化钠调节pH至弱碱性，有大量白色沉淀产生。加热活化后，进行抽滤，用蒸馏水洗至中性。最后将白色固体放入烘箱内，在110℃烘2h，取出，冷却，粉碎备用。将凤眼莲碾碎，烘干，称取原料烘干样10g，加入25％的NaOH溶液50ml，在30℃下搅拌碱化90min，离心，倒出并回收上层黑夜，下层固形物即为碱纤维素。将碱纤维转入三角瓶中，加入15％的NaOH溶液40ml调节pH为中性，加入称取的氧化锆粉末4g，搅拌80min，再加入10ml5％的MgSO₄溶夜，搅拌，将混合物离心，烘干，粉碎，即可得到新型的复合吸附材料。

实例3

取20g氯氧化锆放入150ml烧杯内，用水溶解，加入15％的氢氧化钠调节pH至弱碱性，有大量白色沉淀产生，加热活化后，进行抽滤，用范馏水洗至中性。最后将白色固体放入烘箱内，在110℃烘2h，取出，冷却，粉碎备用，将凤眼莲碾碎，烘干，称取原料烘干样8g，加入20％的NaOH溶液50ml，在25℃下搅拌碱化85min，离心，倒出并回收上层黑夜，下层固形物即为碱纤维素。将碱纤维转入三角并中，加入10％的NaOH溶液40ml调节pH为中性，加入称取的氧化锆粉末5g，搅拌75min，再加入7ml5％的MgSO₄溶液，搅拌，将混合物离心，烘干，粉碎，即可得到新型的复合吸附材料。

Claims

1.一种去除水中氟离子的复合吸附材料，其特征在于：该材料是将氧化锆粉末负载在凤眼莲纤维上制得。

2.根据权刊要求1所述的一种去除水中氟离子的复合吸附材料及其制备方法，其特征在于：

(1)取20g～25g氯氧化锆放入150ml烧杯内，用水溶解，加入15％～20％的氢氧化钠调节pH至弱碱性，有大量白色沉淀产生，加热活化后，进行抽滤，用蒸馏水洗至中性，最后将白色固体放入烘箱内，在100～110℃烘1～2h，取出，冷却，粉碎备用；

(2)将凤眼莲碾碎，烘干，称取原料烘干样5～10g，加入20％～25％的NaOH溶液40～50ml，在25～30℃下搅拌碱化80～90min，离心，倒出并回收上层黑液，下层固形物即为碱纤维素；

(3)将碱纤维转入三角瓶中，加入10％～15％的NaOH溶液40～50ml调节pH为中性，加入称取的氧化锆粉末3～5g，搅拌70～80min，再加入5～10ml5％的MgSO₄溶液，搅拌，将混合物离心，烘干，粉碎，即可得到新型的复合吸附材料。

3.根据权利要求2所述的一种去除水中氟离子的复合吸附材料的制备方法，其特征在于：凤眼莲即是指水葫芦。

4.根据权利要求2所述的一种去除水中氟离子的复合吸附材料的制备方法，其特征在于：碱纤维素即是纤维素纳，将纤维素原料浸渍在氢氧化钠溶液内，再经压榨除去多余的碱液而得。