CN102886239A - 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法 - Google Patents

一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102886239A
CN102886239A CN2012103386669A CN201210338666A CN102886239A CN 102886239 A CN102886239 A CN 102886239A CN 2012103386669 A CN2012103386669 A CN 2012103386669A CN 201210338666 A CN201210338666 A CN 201210338666A CN 102886239 A CN102886239 A CN 102886239A
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron
titanium
titanium oxide
salt
adsorbent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012103386669A
Other languages
English (en)
Inventor
王亭杰
陈林
何博阳
何帅
粟超丽
张畅
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Priority to CN2012103386669A priority Critical patent/CN102886239A/zh
Priority to CN201610802149.0A priority patent/CN106215848A/zh
Publication of CN102886239A publication Critical patent/CN102886239A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/281—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using inorganic sorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/10—Inorganic compounds
    • C02F2101/12—Halogens or halogen-containing compounds
    • C02F2101/14—Fluorine or fluorine-containing compounds

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Water Treatment By Sorption (AREA)

Abstract

本发明公开了一种铁钛氧化物除氟吸附剂及其制备方法。该铁钛氧化物含有铁和钛两种金属元素，其中，铁元素和钛元素的摩尔比为0.1-10。其制备方法如下：采用可溶性铁盐和可溶性钛盐为原料，配制上述摩尔比的混合水溶液，在搅拌状态下，向混合溶液中加入碱溶液使溶液pH终点控制在3-8，静置，洗涤至出水pH为6-8，洗涤后的产物经70-500℃干燥至恒重，研磨即制得本发明的铁钛氧化物除氟吸附剂。该铁钛氧化物除氟吸附剂对氟的饱和吸附量可达到40-60mg/g，具有优异的吸附效果和显著的低成本优势。

Description

一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法。
背景技术
饮用高氟水而导致的氟病是世界上分布最为广泛的地方病之一，长期饮用高氟水，对骨组织有危害，轻者会产生氟斑牙，重者造成氟骨症，甚至丧失劳动能力、导致残疾。饮水型地方性氟中毒发生地区，青少年骨生长发育障碍发生率在30％～46％之间，明显高于非病区。截至2008年的统计，中国饮用高氟水的人口有5千万人左右，占饮用水水质超标不安全人口的22％。世界卫生组织(WHO)建议的饮用水标准中氟离子的浓度为不超过1.5mg/L。
针对不同水源和出水要求，除氟工艺通常有化学沉淀、混凝沉淀、吸附、离子交换、膜分离等方法。其中吸附法由于操作简便，成本较低而得到广泛应用。在吸附法中，吸附剂是最关键的环节，常用的吸附剂有活性氧化铝、沸石、活性炭、羟基磷灰石等。美国、法国、德国、日本等发达国家早期都是利用活性氧化铝进行除氟，但吸附容量较低，需要频繁再生。目前，以稀土类多价金属氧化物为主要成分的高效吸附剂研究越来越多，虽然其吸附性能优于常规的活性氧化铝，具有高吸附容量和良好的除氟性能，但由于价格昂贵而难以推广应用。但此类材料的开发应用为有害阴离子去除材料的研究提供了很好的思路，产生高密度活性羟基是制备高性能阴离子吸附剂的关键。
近年来，铁类氧化物作为吸附剂也广泛应用于各种水处理工艺，其价格低廉，易制备，但其对氟离子的亲和性不强。钛类氧化物也被开发应用于饮用水处理，但氧化钛对氟的吸附效果很差。
发明内容
本发明针对解决目前广泛使用的活性氧化铝、活性炭、氧化铁等除氟吸附剂普遍存在的吸附容量小，有害离子溶出严重，适用pH范围偏酸性等问题，以及最新研究的钛类、稀土金属类氧化物制备过程工艺复杂，条件要求苛刻，吸附剂成本偏高等问题，提供了一种铁钛氧化物。其作为除氟吸附剂，具有吸附容量高、pH适用范围广、无有害离子溶出、吸附除氟效率高等优点。
本发明所提供的铁钛氧化物，含有铁和钛两种金属元素，其中，所述铁元素和钛元素的摩尔比为0.1-10。
制备本发明铁钛氧化物的方法，包括下述步骤：
1)以可溶性铁盐和可溶性钛盐为原料，配制成混合溶液，其中，所述可溶性铁盐中的铁元素和所述可溶性钛盐中的钛元素的摩尔比为0.1-10；
2)在搅拌状态下，向所述混合溶液中加入碱性化合物溶液进行共沉淀反应，直至混合溶液的pH值达到3-8，停止加入，得到沉淀物；
3)用水洗涤所述沉淀物，至洗涤后出水的pH值为6-8；
4)将洗涤后的沉淀物在70-500℃下干燥至恒重，再经研磨，得到所述铁钛氧化物。
其中，步骤1)中所述混合溶液中铁离子的摩尔浓度可为0.02-1mol/L，钛离子的摩尔浓度可为0.02-1mol/L。
步骤1)所述可溶性铁盐具体选自：硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁、硝酸铁和氯化铁中的一种或多种；所述可溶性钛盐具体选自：硫酸氧钛、硫酸钛、四氯化钛、异丙醇钛中的一种或多种。
步骤2)中所述碱性化合物具体选自：氢氧化钠、氨、硅酸钠、偏铝酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的一种或多种。其中，所述氢氧化钠、硅酸钠、偏铝酸钠、碳酸钠或碳酸氢钠的溶液中的钠离子浓度可为0.5-7mol/L；所述氨水溶液的质量百分比浓度为5-25％。
为了取得更好的效果，步骤2)中停止加入后还包括静置的步骤。所述静置的时间可为0-200小时。
本发明的再一个目的是提供上述铁钛氧化物的应用。
本发明所提供的铁钛氧化物的应用，是其作为除氟吸附剂的应用或在制备除氟吸附剂中的应用。
本发明制备的铁钛氧化物除氟吸附剂具有如下优点：
1.本发明的铁钛氧化物除氟吸附剂对水中氟的饱和吸附容量可达到40-60mg/g，吸附容量大，除氟效率高，适用pH范围广。
2.本发明的铁钛氧化物除氟吸附剂表面羟基吸附位点密度高，对氟有较强的亲和性，通过离子交换将氟吸附并去除，吸附能力强，吸附容量高。
3.本发明的铁钛氧化物除氟吸附剂稳定性好，在使用过程中不存在溶出现象，相比于稀土金属，能够大幅度降低原料成本，适合广泛推广应用。
4.本发明除氟吸附剂的制备方法简便易控制，工艺条件温和。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1、制备铁钛氧化物除氟吸附剂
配制200mL的硫酸亚铁和硫酸钛混合溶液，其中铁离子浓度为0.2mol/L，钛离子浓度为0.2mol/L，在搅拌状态下，加入12.5(wt)％的氨水，当pH值终点达到5时停止加入。静置48h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH值为7，过滤，在80℃下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为7时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到60.0mg/g。
实施例2、制备铁钛氧化物除氟吸附剂
配制200mL的硝酸亚铁和硫酸氧钛混合溶液，其中铁离子浓度为0.02mol/L，钛离子浓度为0.2mol/L，在搅拌状态下，加入钠离子浓度为4mol/L的碳酸氢钠溶液，当pH终点达到3时停止加入。静置0h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为6，过滤，在200℃下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为7时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到52.6mg/g。
实施例3、制备铁钛氧化物除氟吸附剂
配制200mL的氯化铁和异丙醇钛混合溶液，其中铁离子浓度为0.35mol/L，钛离子浓度为0.15mol/L，在搅拌状态下，加入钠离子浓度为6mol/L的碳酸钠溶液，当pH终点达到6.5时停止加入。静置80h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为7，过滤，在300℃下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为4时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到55.2mg/g。
实施例4、制备铁钛氧化物除氟吸附剂
配制200mL的氯化亚铁和四氯化钛混合溶液，其中铁离子浓度为0.6mol/L，钛离子浓度为0.1mol/L，在搅拌状态下，加入5mol/L的氢氧化钠溶液，当pH终点达到8时停止加入。静置20h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为8，过滤，在500℃下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为8时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到40.0mg/g。
实施例5、制备铁钛氧化物除氟吸附剂
配制200mL的硫酸铁和硫酸钛混合溶液，其中铁离子浓度为0.2mol/L，钛离子浓度为0.02mol/L，在搅拌状态下，加入钠离子浓度为2mol/L的偏铝酸钠溶液，当pH终点达到4.5时停止加入。静置35h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为6.5，过滤，在120℃下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为5时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到56.7mg/g。
实施例6、制备铁钛氧化物除氟吸附剂
配制200mL的硫酸亚铁和硫酸钛混合溶液，其中铁离子浓度为0.1mol/L，钛离子浓度为1mol/L，在搅拌状态下，加入20(wt)％的氨水，当pH终点达到5.5时停止加入。静置50h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为6.8，过滤，在70℃下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为3时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到58.6mg/g。
实施例7、制备铁钛氧化物除氟吸附剂
配制200mL的氯化铁和异丙醇钛混合溶液，其中铁离子浓度为1mol/L，钛离子浓度为0.1mol/L，在搅拌状态下，加入7mol/L的氢氧化钠溶液，当pH终点达到7.3时停止加入。静置150h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为7，过滤，在180℃下干燥至恒重，干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂。当水溶液pH为7时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到43.5mg/g。
实施例8、制备铁钛氧化物除氟吸附剂
配制200mL的硝酸亚铁和四氯化钛混合溶液，其中铁离子浓度为0.2mol/L，钛离子浓度为0.7mol/L，在搅拌状态下，加入钠离子浓度为3mol/L的硅酸钠溶液，当pH终点达到7.5时停止加入。静置30h，将反应生成的沉淀物采用去离子水洗涤至出水pH为7，过滤，在400℃下干燥。干燥之后的产物经过研磨得到除氟吸附剂，当水溶液pH为6时，该吸附剂对水中氟的饱和吸附量达到47.5mg/g。

Claims (9)

1.一种铁钛氧化物，含有铁和钛两种金属元素，其中，所述铁元素和钛元素的摩尔比为0.1-10。
2.根据权利要求1所述的铁钛氧化物，其特征在于：所述铁钛氧化物是按照权利要求3-8中任一项所述方法制备得到的。
3.制备权利要求1中所述铁钛氧化物的方法，包括下述步骤：
1)以可溶性铁盐和可溶性钛盐为原料，配制成混合溶液，其中所述可溶性铁盐中的铁元素和所述可溶性钛盐中的钛元素的摩尔比为0.1-10；
2)在搅拌状态下，向所述混合溶液中加入碱性化合物溶液进行共沉淀反应，直至混合溶液的pH值达到3-8，停止加入，得到沉淀物；
3)用水洗涤所述沉淀物，至洗涤后出水的pH值为6-8；
4)将洗涤后的沉淀物干燥至恒重，再经研磨，得到所述铁钛氧化物。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1)中所述混合溶液中铁离子的摩尔浓度为0.02-1mol/L，钛离子的摩尔浓度为0.02-1mol/L。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：步骤1)中所述可溶性铁盐选自硫酸亚铁、硝酸亚铁、氯化亚铁、硫酸铁、硝酸铁和氯化铁中的至少一种；所述可溶性钛盐选自硫酸氧钛、硫酸钛、四氯化钛和异丙醇钛中的至少一种。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述碱性化合物选自氢氧化钠、氨、硅酸钠、偏铝酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠中的至少一种。
7.根据权利要求3-6中任一项所述的方法，其特征在于：步骤2)中所述停止加入后还包括静置的步骤。
8.根据权利要求3-7中任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中所述干燥的温度为70-500℃。
9.权利要求1或2所述的铁钛氧化物在制备除氟吸附剂中的应用。
CN2012103386669A 2012-09-13 2012-09-13 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法 Pending CN102886239A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012103386669A CN102886239A (zh) 2012-09-13 2012-09-13 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法
CN201610802149.0A CN106215848A (zh) 2012-09-13 2012-09-13 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012103386669A CN102886239A (zh) 2012-09-13 2012-09-13 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610802149.0A Division CN106215848A (zh) 2012-09-13 2012-09-13 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102886239A true CN102886239A (zh) 2013-01-23

Family

ID=47530040

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610802149.0A Pending CN106215848A (zh) 2012-09-13 2012-09-13 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法
CN2012103386669A Pending CN102886239A (zh) 2012-09-13 2012-09-13 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610802149.0A Pending CN106215848A (zh) 2012-09-13 2012-09-13 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (2) CN106215848A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105217714A (zh) * 2015-09-19 2016-01-06 中国科学院生态环境研究中心 一种用于饮用水净化的钛铝复合球体吸附剂
CN105967351A (zh) * 2016-07-13 2016-09-28 安徽国能亿盛环保科技有限公司 一种钢铁冶炼的废水处理剂及其制备方法
CN113274975A (zh) * 2020-09-17 2021-08-20 杨仁春 一种氯离子吸附剂及其制备方法和应用方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210024370A1 (en) * 2017-08-23 2021-01-28 Haldor Topsøe A/S Introduction of titanium homogeneously into a solid material
CN108262002B (zh) * 2018-02-24 2021-03-02 北京师范大学 一种去除锑的Fe-Ti二元氧化物吸附剂的制备方法及应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100435931C (zh) * 2005-10-28 2008-11-26 中国科学院生态环境研究中心 一种复合金属氧化物除氟吸附剂
CN101670267A (zh) * 2009-10-26 2010-03-17 北京林业大学 一种复合金属氧化物除氟吸附剂及其制备方法
CN102114402A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 中国科学院生态环境研究中心 一种除氟吸附剂及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU579647B2 (en) * 1985-02-21 1988-12-01 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Process for adsorption treatment of dissolved fluorine
CN102059093B (zh) * 2009-11-18 2012-10-10 中国科学院生态环境研究中心 砷氟共除纳米复合吸附剂

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100435931C (zh) * 2005-10-28 2008-11-26 中国科学院生态环境研究中心 一种复合金属氧化物除氟吸附剂
CN101670267A (zh) * 2009-10-26 2010-03-17 北京林业大学 一种复合金属氧化物除氟吸附剂及其制备方法
CN102114402A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 中国科学院生态环境研究中心 一种除氟吸附剂及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105217714A (zh) * 2015-09-19 2016-01-06 中国科学院生态环境研究中心 一种用于饮用水净化的钛铝复合球体吸附剂
CN105967351A (zh) * 2016-07-13 2016-09-28 安徽国能亿盛环保科技有限公司 一种钢铁冶炼的废水处理剂及其制备方法
CN113274975A (zh) * 2020-09-17 2021-08-20 杨仁春 一种氯离子吸附剂及其制备方法和应用方法
CN113274975B (zh) * 2020-09-17 2023-08-25 杨仁春 一种氯离子吸附剂及其制备方法和应用方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106215848A (zh) 2016-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100435931C (zh) 一种复合金属氧化物除氟吸附剂
CN102886239A (zh) 一种铁钛氧化物除氟吸附剂的制备方法
Liang et al. Preparation of mixed rare earths modified chitosan for fluoride adsorption
US7786038B2 (en) Composite metal oxide adsorbent for fluoride removal
CN105236415B (zh) 一种核壳型沉淀二氧化硅及其制备方法
CN109847691A (zh) 一种镧铁改性沸石除磷吸附剂及其制备方法与应用
CN110104733A (zh) 一种含氟废水的处理方法
CN110252261A (zh) 一种树脂基纳米羟基磷灰石复合材料、制备方法及在氟污染水体处理中的应用
CN101979329A (zh) 离子交换除盐方法及装置
CN110885147B (zh) 一种含氟废水高效络合的离子交换除氟方法
CN103253788B (zh) 基于铝基复合金属氧化物的除氟吸附材料的络合-吸附去除水中氟化物的方法
CN103285804A (zh) 一种除氟吸附剂的制备方法
CN104760980B (zh) 一种高纯超细氧化铝粉的制备工艺
CN106799205A (zh) 一种饮用水用除氟砷吸附剂的制备方法
CN103638902A (zh) 一种载镧磁性碳气凝胶微球除氟吸附剂及制备方法
CN102908980A (zh) 一种去除水中氯离子的复合吸附材料及其制备方法
CN109107524A (zh) 一种赤泥吸附剂及其制备方法和应用
CN109692653A (zh) 高效吸附水中磷酸根离子的吸附剂及其制备方法
CN102357357B (zh) 一种高效锆铝铈基复合除氟材料的制备方法
CN103071452B (zh) 镧、铈柱撑蒙脱石除氟剂的制备方法
CN101862644A (zh) 一种Al掺杂羟基磷灰石高效除氟吸附剂的制备方法
CN104971688A (zh) 一种纳米磁性颗粒吸附剂的制备方法
CN101905103A (zh) 高效饮水除砷氟复合微孔滤芯的制备方法
CN108201876B (zh) 一种NaP分子筛用于深度吸附锌离子的方法
JPH07215716A (ja) 食塩水中の硫酸イオンを除去する方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20130123