CN101773816A - 一种用于除氟的负载锆的沸石的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于除氟的负载锆的沸石的制备方法。本发明负载锆的沸石的制备方法包括如下步骤：原料沸石加入2~15wt％的氧氯化锆溶液浸泡12~36h，除去滤液后烘干即得到负载锆的沸石。其中，原料沸石的质量与氧氯化锆溶液的体积比为1∶3~1∶15，本发明方法制备得到的负载锆的沸石的吸附性能好，除氟容量大，可重复多次使用，再生方法简单易行、效率高，处理水样不会造成二次污染，既可用静态吸附方式，亦可装入填充柱用动态吸附方式除氟，适用于各种硬度的含氟水的除氟处理，既适用于饮用水除氟，也适用于高浓度含氟废水的深度除氟。

Description

一种用于除氟的负载锆的沸石的制备方法

技术领域

本发明涉及沸石的改性领域，具体涉及一种用于除氟的负载锆的沸石的制备方法。

背景技术

饮用水中适量氟对人体有益。而长期大量摄入氟可引起氟中毒。我国是地方性氟中毒发病最广、波及人口最多、病情最严重的国家之一，以饮水型地方性氟中毒为主要类型。因此，解决饮水除氟是我国乃至全世界的一项极为迫切的任务。目前除氟的方法很多，主要有沉淀法、吸附法、离子交换树脂法、电凝聚法、电渗析法、反渗透法等。其中吸附法的应用和研究较多。常用的吸附剂主要有沸石、骨炭、活性氧化铝、粉煤灰、羟基磷灰石等(王云波，谭万春，王晓昌，等.沸石、骨炭、活性氧化铝除氟效果研究[J].西安建筑科技大学学报(自然科学版)，2002，34(4)：325-328.、郝培亮，石泽华，李晓峰，等.粉煤灰合成分子筛及处理含氟废水的研究[J].环境污染与防治.2007，29(11)：832-837.、王峰，张昱，杨敏，等.活性氧化铝对饮用水中氟离子的吸附行为[J].中国农业大学学报.2003，8(4)：63-65.、王萍，李国昌.羟基磷灰石的制备及除氟性能研究[J].环境工程学报.2009，3(3)：564-568.)，但它们的吸附容量都不大。沸石因其原料便宜、除氟容量稳定、再生容易、寿命长和出水水质好等特点而使用较多，但未经改性的沸石吸附氟的能力很低，因此改性沸石的研究受到较多关注。近年来的研究表明，稀土金属离子、铁离子和铝离子，与氟有很好的亲和性，利用这些金属离子对吸附剂进行改性，固定金属离子作为吸附中心，通过配体交换途径，对氟可达到高选择性、高吸附量的吸附。近年来采用载铝、铁等对沸石进行改性的方法较常见(贺刚，梁磊.改性天然沸石处理含氟废水的研究[J].中国科技信息，2009，(18)：21-22.、贺刚，梁磊，改性沸石动态除氟实验研究[J].中国科技信息，2009，(17)：35-36.、唐正宇，张志杰，邱广林.NaCl-Al₂(SO₄)₃复合改性沸石处理含氟废水[J].非金属矿，2009，32(5)：53-55.、赵良元，胡波，朱迟，等.沸石的载铁改性及饮用水除氟试验研究[J].环境科学研究，2008，21(1)：168-173.、苗茵，刘晓飞，李曼尼.铁活化天然斜发沸石吸附水中氟的研究[J].内蒙古大学学报(自然科学版)，2005，36(6)：647-652.)，但吸附容量仍不理想。与铝、铁类金属化合物相比较，稀土金属的水合化合物与氟离子的亲和性更好，对氟的吸附容量更大。含锆除氟吸附剂有较高的吸附容量，但相对研究较少。于桂生(于桂生.氟离子吸附剂活性氧化锆的除氟研究[J].天津化工，2003，17(4)：49-51.)、董庆洁等(董庆洁，宋宽秀.介质条件对锆水合氧化物除氟性能的影响[J].天津理工学院学报，1999，15(2)：78-80.)研究了锆的水合氧化物吸附除氟性能，张昱等(张昱，魏国，杨敏，等.锆负载型树脂用于含氟废水深度处理的研究[J].环境污染治理技术与设备，2002，3(5)：45-48.)将锆负载在火电厂废旧树脂上用于含氟废水的深度处理，詹予中等(詹予忠，李玲玲.硅胶负载氧化锆除氟吸附剂的制备[J].化工时刊，2006，20(10)：12-14.、詹予忠，李玲玲，李浩，等.制备条件对硅胶负载氧化锆吸附除氟的影响[J].环境科学与管理，2007，32(5)：83-85.)制备出了硅胶负载氧化锆除氟吸附剂。但是沸石负载锆的除氟剂未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于根据现有的除氟材料中存在的除氟容量低的问题，提供一种负载锆的沸石的制备方法，该方法制得的沸石对氟的吸附性能好、可反复使用。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种用于除氟的负载锆的沸石的制备方法，包括如下步骤：原料沸石加入2~15wt％的氧氯化锆溶液浸泡，除去滤液后烘干，即得。

作为一种优选方案，本发明制备方法所用的原料沸石最好是经过酸预处理过的，因为酸预处理可以去除沸石孔中的杂质，从而增加吸附活性中心，有利于锆离子负载上去。所述酸预处理是用0.5mol/L的盐酸溶液浸泡，再用蒸馏水洗至中性。

上述酸处理过程中，所述用盐酸溶液浸泡的时间优选为24h。

由于氧氯化锆溶液的浓度太高会使溶液凝固为凝胶状，降低了改性效果，因此，本发明制备方法中所述氧氯化锆溶液的浓度优选为10wt％。

作为一种优选方案，本发明制备方法中，所述原料沸石的质量与氧氯化锆溶液的体积比为1∶3~1∶15。因为沸石与氧氯化锆溶液的固液比越大，平衡吸附量也越大，因此，原料沸石的质量与氧氯化锆溶液的体积比最优选为1∶15。

作为一种优选方案，本发明制备方法中所述原料沸石用氧氯化锆溶液浸泡的时间为12~24h。

作为一种优选方案，本发明制备方法中所述烘干的温度为80℃。

本发明方法得到的负载锆的沸石可以通过再生方法来反复使用，具体的再生方法是：吸附柱用0.5mg/L的盐酸洗脱后，用蒸馏水洗至中性，再用10wt％的氧氯化锆溶液再生，再生效率高达89％。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明制备方法得到的负载锆的沸石吸附速度快，150min内即可达到吸附平衡，吸附等温线符合Langmuir方程，饱和吸附量为6.96mg/g，吸附平衡常数为0.548L/mg。静态实验中，当本发明方法得到的负载锆的沸石投加量为5g/L时，可使水样浓度由10mg/L降至0.8mg/L，除氟效率高达91％；

(2)本发明方法得到的负载锆的沸石再生效率高且方法简单易行，可以反复使用；

(3)与沸石负载铝、铁或硅胶负载氧化锆相比，本发明方法得到的负载锆的沸石对氟离子有更加优越的吸附性能，而贺刚等(贺刚，梁磊.改性天然沸石处理含氟废水的研究[J].中国科技信息，2009，(18)：21-22.、贺刚，梁磊，改性沸石动态除氟实验研究[J].中国科技信息，2009，(17)：35-36.)用硫酸铝钾、硫酸铝、氯化铁改性天然沸石，其静态最大除氟容量仅为0.49mg/g，动态除氟容量仅为0.17mg/g；唐正宇等(唐正宇，张志杰，邱广林.NaCl-Al₂(SO₄)₃复合改性沸石处理含氟废水[J].非金属矿，2009，32(5)：53-55.)用NaCl-Al₂(SO₄)₃复合改性沸石除氟量为0.477mg/g；赵良元等(赵良元，胡波，朱迟，等.沸石的载铁改性及饮用水除氟试验研究[J].环境科学研究，2008，21(1)：168-173.)对沸石进行载铁改性，其除氟容量静态为0.665mg/g，动态为0.2mg/g；苗茵等(苗茵，刘晓飞，李曼尼.铁活化天然斜发沸石吸附水中氟的研究[J].内蒙古大学学报(自然科学版)，2005，36(6)：647-652.)用铁活化天然斜发沸石，其饱和吸附量分别为0.664、0.788mg/g；詹予忠等(詹予忠，李玲玲.硅胶负载氧化锆除氟吸附剂的制备[J].化工时刊，2006，20(10)：12-14.、詹予忠，李玲玲，李浩，等.制备条件对硅胶负载氧化锆吸附除氟的影响[J].环境科学与管理，2007，32(5)：83-85.)制备的负载氧化锆硅胶吸附剂，饱和吸附容量为7.46mg/g。

(4)吸附剂的吸附性能与其粒度有关，粒度越小，比表面积越大，吸附容量越大。詹予忠等制备的载锆硅胶，粒度小于0.15mm，粒度小的吸附剂，由于过柱阻力大，不适合装入填充柱进行动态方式除氟，只能用于静态吸附除氟；本发明方法得到的负载锆的沸石粒径为20~40目，既可用于静态吸附，亦可装入填充柱进行动态吸附方式除氟，操作简便，除氟容量大，处理效率高，处理水样不会造成二次污染，适用于不同硬度的水质，既适用于饮用水除氟处理，亦适用于高浓度含氟废水的深度处理。

附图说明

图1为沸石预处理方法的比较，其中，c₀＝12mg/L，V＝100ml，T＝20℃，W＝2g；

图2为改性剂形式的比较，其中，c₀＝12mg/L，V＝100ml，T＝20℃，W＝2g；

图3为氧氯化锆的浓度对改性的影响，其中，c₀＝12mg/L，V＝100ml，T＝20℃，W＝2g；

图4为沸石与氧氯化锆溶液的固液比对改性的影响，其中，c₀＝10mg/L，V＝100ml，T＝30℃，W＝0.3g；

图5为浸泡时间对改性的影响，其中，c₀＝10mg/L，V＝100ml，T＝30℃，W＝0.3g；

图6为pH值对吸附性能的影响，其中，c₀＝10mg/L，V＝100ml，T＝20℃，W＝0.3g；

图7为水样硬度对吸附性能的影响，其中，c₀＝10mg/L，V＝100ml，T＝20℃，W＝0.3g，pH＝5.4；

图8为温度对吸附性能的影响，其中，c₀＝10mg/L，V＝100ml，W＝0.3g，pH＝5.4；

图9为投加量对平衡吸附量及平衡浓度的影响，其中，c₀＝10mg/L，V＝100ml，T＝30℃，pH＝5.4；

图10为不同投加量的除氟效率比较，其中，c₀＝10mg/L，V＝100ml，T＝30℃，pH＝5.4；

图11为高氟水初始浓度对吸附量和平衡浓度的影响，其中，V＝100ml，T＝30℃，W＝0.3g，pH＝5.4；

图12为不同初始浓度下吸附量随时间的变化曲线，其中，V＝100ml，T＝20℃，W＝0.3g，pH＝5.4；

图13为不同初始浓度的拟二级动力学方程，其中，V＝100ml，T＝20℃，W＝0.3g，pH＝5.4；

图14为吸附等温线，其中，V＝100ml，T＝30℃，W＝0.3g，pH＝5.4；

图15为Langmuir吸附等温线拟合，其中，V＝100ml，T＝30℃，W＝0.3g，pH＝5.4；

图16为pH对动态吸附的影响，其中，c₀＝12.6mg/L，T＝20℃，W＝5g；

图17为动态除氟的穿透曲线，其中，c₀＝12.6mg/L，T＝20℃，W＝5g，pH＝5；

图18为硬度对动态吸附的影响，其中，c₀＝10mg/L，W＝5g，pH＝5.4。

具体实施方式

以下结合实施例来进一步解释本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。

实验仪器及试剂：

PHS-3C精密酸度计(上海虹益仪器仪表有限公司)；pF-1型氟电极(上海精密科学仪器有限公司)；232型甘汞电极(上海精密科学仪器有限公司)；JB-1型磁力搅拌器(上海雷磁新泾仪器有限公司)；SX1型高温箱形电炉(马弗炉)(上海博迅实业有限公司医疗设备厂)；SHA-B水浴恒温震荡器(江苏金坛宏华仪器厂)。

人造沸石(国药集团化学试剂有限公司，化学纯，20-40目)；氧氯化锆ZrOCl₂·8H₂O(中国医药集团上海化学试剂公司，AR)；氟化钠(广州化学试剂厂，光谱纯)；精密pH试纸(杭州富阳特种纸业有限公司)；其他试剂均为分析纯，实验用水均为去离子水。

实验方法：溶液中的氟离子浓度由氟离子选择电极法测定。静态实验用的模拟高氟水用氟化钠和去离子水配制而成，动态实验用的模拟高氟水用氟化钠和自来水配制而成。溶液pH值由少量0.1mol/L盐酸或0.1mol/L氢氧化钠溶液调节，高氟水溶液的pH采用pH精密试纸测定。不同硬度的高氟水通过加入一定量的无水氯化钙配制而成，水的硬度采用EDTA容量法测定。水中锆离子的浓度采用二甲酚橙分光光度法测定。

实施例1沸石负载锆的改性实验

称取一定质量经过预处理的沸石于锥形瓶内，以一定的固液比加入一定浓度的氧氯化锆溶液，常温下将其浸渍搅拌一定时间，弃去滤液后烘干，得到锆改性的沸石。考察沸石的不同预处理方法、改性剂浓度、不同固液比(沸石g∶改性剂溶液体积ml)、浸渍时间等实验条件对改性沸石的影响，优化锆改性沸石的制备条件。

称取25g沸石，用0.5mol/L的盐酸浸泡24h后用蒸馏水洗至中性，烘干。以固液比1∶5加入2wt％的氧氯化锆溶液，常温下将其浸渍搅拌24h，弃去滤液后烘干，得到锆改性的沸石。

称取25g沸石，用0.5mol/L的盐酸浸泡24h后用蒸馏水洗至中性后烘干。以固液比1∶5分别加入2wt％、5wt％、10wt％、15wt％的氧氯化锆溶液，常温下将其浸渍搅拌24h，弃去滤液后烘干，得到不同浓度氧氯化锆溶液改性的沸石。

称取25g沸石，用0.5mol/L的盐酸浸泡24h后用蒸馏水洗至中性后烘干。分别以固液比1∶3、1∶5、1∶7、1∶10、1∶15加入10wt％的氧氯化锆溶液，常温下将其浸渍搅拌24h，弃去滤液后烘干，得到不同固液比条件下改性的沸石。

称取25g沸石，用0.5mol/L的盐酸浸泡24h后用蒸馏水洗至中性后烘干。以固液比1∶15加入10wt％的氧氯化锆溶液，常温下将其浸渍搅拌24h，弃去滤液后烘干，得到锆改性的沸石。

1.沸石预处理

酸处理：沸石用0.5mol/L的盐酸浸泡24h后用蒸馏水洗至中性。

碱处理：沸石用2wt％的氢氧化钠浸泡24h后用蒸馏水洗至中性。

高温处理：沸石置于马弗炉中于450℃灼烧2h。

一定质量经预处理的沸石以固液比1∶5加入2wt％氧氯化锆溶液，常温下浸渍搅拌24h，除去滤液后烘干，得改性沸石。

各取2g沸石，进行静态除氟试验，酸、碱、高温预处理和未预处理沸石，吸附性能如图1。可见酸预处理的方法最好，因为酸处理可去除沸石孔中杂质，增加吸附活性中心，有利于锆离子负载上去。因此，沸石预处理方法选择酸处理。

2.改性剂形式的选择

锆离子型：酸预处理过的沸石，以固液比1∶5加入2wt％氧氯化锆溶液改性。

未灼烧的氧化锆型：酸预处理过的沸石，以固液比1∶5加入2wt％氧氯化锆溶液后，滴加20wt％氢氧化钠溶液调节pH＝10，使溶液生成氢氧化锆浑浊液进行改性，除去滤液后80℃烘干。

灼烧的氧化锆型：上述未灼烧的氧化锆型沸石，再置于马弗炉中于450℃灼烧3h。

取2g沸石，进行静态除氟试验，各改性沸石除氟结果如图2，结果表明用氧氯化锆溶液改性的锆离子型效果最佳。

3.改性剂浓度的选择

固液比条件为1∶5时，分别用2wt％、5wt％、10wt％、15wt％的氧氯化锆溶液对沸石进行改性，取2g改性沸石进行静态除氟实验，结果表明浓度为10wt％的氧氯化锆溶液改性效果最好(如图3)。15wt％的氧氯化锆溶液改性时，溶液会凝固为凝胶状，改性效果反而不好。

4.固液比的选择

分别以固液比1∶3、1∶5、1∶7、1∶10、1∶15加入10wt％的氧氯化锆溶液对沸石进行改性，结果如图4。固液比随液体比例增大，平衡吸附量增大，因此选择固液比1∶15。

5.浸泡时间的选择

以固液比1∶15加入10wt％的氧氯化锆溶液对沸石进行改性，常温下分别将其浸渍搅拌12h、24h、36h，弃去滤液后烘干。不同浸泡时间改性沸石的静态除氟结果如图5。结果表明，12h、24h、36h改性沸石的平衡吸附量相差不大，为实验方便，选择12h~24h。

综上所述，沸石载锆改性的优化条件为：沸石用0.5mol/L的盐酸浸泡活化24h，蒸馏水洗至中性后烘干，以固液比1∶15加入10％氧氯化锆溶液浸泡12h~24h，除去滤液后80℃烘干。

实施例2静态吸附性能及动力学特征

采用静态吸附法进行吸附性能实验。取一定质量的锆改性沸石于锥形瓶中，加入100.0ml含氟水样，置于恒温振荡器中震荡，振荡速度为130r/min。吸附平衡(200min)后，移取50.00ml溶液于小烧杯中，加入10.00mlTISAB，测定氟离子浓度。平衡吸附量按下式计算：

q_e＝(c₀-c_e)V/W

吸附率按下式计算：

吸附率(％)＝(c₀-c_e)/c₀

式中：q_e是平衡吸附量，mg/g，c₀是溶液的初始浓度，mg/L；c_e是吸附后溶液的平衡浓度，mg/L；V是溶液的体积，L；W是吸附剂的质量，g。

吸附动力学实验的基本操作与上述方法相同，在相同条件下平行进行多份水样的吸附实验，按一定时间间隔取出，移取溶液测定氟离子浓度。一定时间下的吸附量按下式计算：

q_t＝(c₀-c_t)V/W

式中：q_t是一定吸附时间时的吸附量，mg/g；c_t是吸附一定时间后溶液的浓度，mg/L。

1.pH值的影响

不同pH下平衡吸附结果见图6。pH值对吸附的影响很大，pH升高，吸附容量降低。pH为3时，吸附量达到最大值，为1.65mg/g；pH4~5时，平衡吸附量在1mg/g左右，在pH＝10时，吸附量仅为0.478mg/g。静态实验结果说明锆改性沸石在较大的pH值范围对氟均有吸附，但在较低pH值时吸附较好。

2.硬度的影响

硬度的影响如图7所示，水质硬度对锆改性沸石的吸附性能影响不大，由此说明锆改性沸石适用于各种硬度水质。

3.温度的影响

温度的影响如图8所示，温度的影响较大。20℃至30℃，吸附量显著上升；30℃至60℃，吸附量升高不显著；温度在80℃时，吸附量反而比60℃时有所下降。结果说明在常温(20℃至30℃)范围，温度升高有利于吸附。

4.吸附剂投加量的影响

静态除氟实验中，当吸附剂投加量不同时，其他条件相同，平衡吸附量和平衡浓度也不同，结果如图9所示。增加投加量，显然可以降低平衡浓度，但是同时单位质量吸附剂的吸附量降低。吸附剂投加量为5g/L时，可使水样氟浓度由10mg/L降至0.80mg/L，符合国家生活饮用水卫生标准(GB5949-2006)，除氟效率达91％(见图10)，此时平衡吸附量为1.65mg/g。

5.高氟水初始浓度的影响

当吸附剂投加量一定时，初始浓度越大，平衡吸附量越大，平衡浓度也越大，实验结果如图11。对初始浓度为5mg/L的高氟水，吸附剂投加量为3g/L时，平衡吸附量为1.26mg/g，吸附后溶液浓度小于1mg/L，符合国家生活饮用水卫生标准(GB5949-2006)。对初始浓度为25mg/L的水样，吸附剂投加量为3g/L时，平衡吸附量为5.5mg/g，吸附后溶液浓度小于10mg/L，符合GB8978-96污水综合排放标准(一级标准，氟化物＜10mg/L)。载锆沸石既可用于饮用水除氟处理，也可用于高浓度含氟废水的深度处理。

6.吸附动力学特征

不同初始浓度下吸附量随时间的变化曲线见图12。在吸附初期，吸附速率都很快，50min达到较大吸附量，150min均达吸附平衡。

描述吸附过程常用的动力学方程有拟一级动力学方程和拟二级动力学方程，拟二级动力学方程通常给出较好的结果，其方程表示为：

$\frac{{\mathrm{dq}}_t}{\mathrm{dt}}=k{(q_e-q_t)}^2$

式中：t是吸附时间，min；k是拟二级吸附速率常数，g/(mg·min)。经积分、整理可得常用的线性形式：

$\frac{t}{q_t}=\frac{1}{{\mathrm{kq}}_e^2}+\frac{1}{q_e}t$

上式表明t/q_t与t呈线性关系。通过线性回归，从直线方程的斜率和截距可求得动力学常数k和平衡吸附量q_e。图13就用该方程拟合不同初始浓度的动力学实验结果，表1列出了拟合结果数据。拟合结果表明，实验数据和动力学方程符合得较好，说明此吸附体系可用拟二级吸附动力学来描述吸附量与时间的关系。

表1不同初始浓度的拟二级动力学方程

7.吸附等温线

吸附等温线如图14。吸附量随平衡浓度的增大而快速上升，在较低的平衡浓度时即可达到较大的吸附量，它反映了吸附剂对氟有较好的亲和力。

吸附等温线的描述常用Langmuir吸附等温线方程，其常用形式为：

$\frac{c_e}{q_{\∞}}=\frac{1}{K_L{q}_{\∞}}+\frac{1}{q_{\∞}}{c}_e$

式中：K_L是Langmuir吸附平衡常数，L/mg；q□是最大饱和吸附量，mg/g。

c_e/q_e与c_e呈线性关系。以不同初始浓度的高氟水进行静态除氟实验，将数据拟合Langmuir吸附等温线(图15)，相关系数R²达到0.9869，说明拟合Langmuir的结果理想，锆改性沸石对氟离子的吸附为单分子层的化学吸附。根据斜率和截距计算吸附平衡常数为0.548L/mg，饱和吸附量为6.96mg/g。

实施例3动态过柱除氟实验

取5.00g的锆改性沸石装入内径1cm的玻璃柱中，吸附层高约18cm，堆密度约为0.35g/cm³。用蒸馏水清洗残留的锆离子后，取一定浓度的含氟水样以4~5ml/min的速度通过吸附柱，定期收集出水，测定氟离子浓度，出水氟浓度达1mg/L时记为穿透点。穿透点前通过的水样体积记为穿透体积；穿透点前每g吸附剂吸附氟的总量记为有效除氟容量，以mg/g表示。

1.pH对动态吸附的影响

用实验室自来水配制不同pH的高氟水。取5g锆改性沸石装柱，进行动态除氟实验。不同pH高氟水穿透点前有效除氟容量如图16所示。水样pH对动态吸附的影响较大，pH 5时有效除氟容量最大，达2.2mg/g；pH6~7时除氟容量1.2mg/g~1.1mg/g；pH4及pH8~9时除氟容量0.7mg/g左右。可见改性沸石在较大的pH范围均有较好的除氟性能，在pH 5时除氟性能最好。

动态除氟中pH＝5的水样穿透曲线如图17所示，穿透体积达900ml以上。即5g吸附剂可以将900mL浓度12.6mg/L的高氟水处理至1.0mg/L以下，出水氟浓度符合国家饮用水卫生标准。因水样用自来水配制，结果说明吸附剂对氟离子的吸附不受自来水中共存离子的影响。

2.硬度对动态吸附的影响

用实验室自来水配制不同硬度的高氟水，自来水本身的硬度为4.5德国度。取5g锆改性沸石装柱，进行动态除氟实验。不同硬度高氟水对动态吸附的影响如图18所示。随着硬度增加，改性沸石的有效除氟容量有所降低，硬度越小，除氟效果越好。总体来说，在较大的硬度范围，锆改性沸石仍有较好的除氟效果，适用于各种硬度的水质。

实施例4除氟出水的锆含量测定

对动态实验出水的锆离子含量进行测定，锆离子浓度远小于0.1mg/L。说明载锆沸石稳定，处理水样不会造成二次污染。

实施例5改性沸石的再生

当动态实验出水的氟离子浓度大于1.00mg/L时，到达穿透点。吸附虽未达饱和，但吸附活性已降低，需要再生。吸附柱用0.5mol/L的盐酸洗脱，蒸馏水洗至中性，再用10％的氧氯化锆溶液再生，再生效率达89％。

由上述实验结果可知，锆改性沸石对氟离子的吸附速度快，50min已达到较大吸附量，150min内达到吸附平衡，吸附速率可用拟二级动力学方程描述。

锆改性沸石对氟的吸附符合Langmuir吸附等温式，吸附为单分子层的化学吸附，吸附平衡常数为0.548L/mg，饱和吸附量为6.96mg/g。吸附剂对氟的亲和力大，在较低的平衡浓度时，即可达到较大吸附量。这特点对实际应用非常有意义。说明将高氟水浓度降低至1mg/L以下时，可达到较大吸附量。

静态除氟实验中，初始浓度越大，平衡吸附量越大。浓度为10mg/L的水样，吸附剂投加量为5g/L时，氟浓度可降至符合国家生活饮用水卫生标准，除氟效率达91％，此时平衡吸附量为1.65mg/g。浓度为5mg/L的水样，吸附剂投加量为3g/L时，氟浓度可降至符合国家饮用水卫生标准，此时平衡吸附量为1.26mg/g。

动态实验穿透点前的有效除氟容量可达2.2mg/g。自来水中共存离子不影响吸附剂对氟离子的吸附。吸氟后沸石可采用0.5mol/L盐酸溶液洗脱，10％氧氯化锆溶液再生，再生效率可达89％。

水样pH对吸附的影响较大。静态实验中，pH＝3时吸附最佳。动态除氟中，吸附剂对pH5~7范围的水样都有较好的吸附能力，pH＝5时除氟效果最好；硬度对吸附的影响较小，吸附剂对不同硬度范围的水样都有较好的除氟效果，硬度越小，除氟效果越好；温度对吸附的影响在20℃~30℃时较大，升高温度有利于增大吸附量，30℃以上时，温度的影响较小。

Claims (8)

1.一种用于除氟的负载锆的沸石的制备方法，其特征在于包括如下步骤：原料沸石加入2~15wt％的氧氯化锆溶液浸泡，除去滤液后烘干，即得。

2.根据权利要求1所述的用于除氟的负载锆的沸石的制备方法，其特征在于原料沸石是经过酸预处理的沸石，所述酸处理是用0.5mol/L的盐酸溶液浸泡，再用蒸馏水洗至中性。

3.根据权利要求2所述的用于除氟的负载锆的沸石的制备方法，其特征在于所述浸泡时间为24h。

4.根据权利要求1所述的用于除氟的负载锆的沸石的制备方法，其特征在于所述氧氯化锆溶液的浓度为10wt％。

5.根据权利要求1~4中任意一条权利要求所述的用于除氟的负载锆的沸石的制备方法，其特征在于所述原料沸石的质量与氧氯化锆溶液的体积比为1∶3~1∶15。

6.根据权利要求5所述的用于除氟的负载锆的沸石的制备方法，其特征在于所述原料沸石的质量与氧氯化锆溶液的体积比为1∶15。

7.根据权利要求1所述的用于除氟的负载锆的沸石的制备方法，其特征在于原料沸石用氧氯化锆溶液浸泡的时间为12~24h。

8.根据权利要求1所述的用于除氟的负载锆的沸石的制备方法，其特征在于所述烘干的温度为80℃。

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