CN107442090B - 一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附的制备方法 - Google Patents

一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107442090B
CN107442090B CN201710880206.1A CN201710880206A CN107442090B CN 107442090 B CN107442090 B CN 107442090B CN 201710880206 A CN201710880206 A CN 201710880206A CN 107442090 B CN107442090 B CN 107442090B
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
fluorine ion
hours
solution
metal composite
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.)
Active
Application number
CN201710880206.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107442090A (zh
Inventor
陈萍华
蒋华麟
王�琦
李雪芹
肖业雯
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.)
Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong 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 Nanchang Hangkong University filed Critical Nanchang Hangkong University
Priority to CN201710880206.1A priority Critical patent/CN107442090B/zh
Publication of CN107442090A publication Critical patent/CN107442090A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107442090B publication Critical patent/CN107442090B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28004—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size
    • B01J20/28007—Sorbent size or size distribution, e.g. particle size with size in the range 1-100 nanometers, e.g. nanosized particles, nanofibers, nanotubes, nanowires or the like
    • 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
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • 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
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3071—Washing or leaching
    • 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
    • B01J20/30—Processes for preparing, regenerating, or reactivating
    • B01J20/3085—Chemical treatments not covered by groups B01J20/3007 - B01J20/3078
    • 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
    • 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
    • B01J2220/00—Aspects relating to sorbent materials
    • B01J2220/40—Aspects relating to the composition of sorbent or filter aid materials
    • B01J2220/42—Materials comprising a mixture of inorganic materials
    • 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)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

一种Y‑Zr‑Al三元金属复合纳米氟离子吸附剂的制备方法，其制备方法在于：配制含Y3+，Zr4+，Al3+的溶液，加入NaOH调节pH值，以产生沉淀。将所得沉淀，在室温下陈化24小时，然后过滤并用去离子水及乙醇交替洗涤3次以上。将所得固体颗粒在70℃干燥24小时，研磨成细粉状，即得到产品。由此方法制备的吸附剂，对氟离子的去除率高，吸附量大。制备条件温和，方法简单，成本低，产品适合于大范围推广应用。

Description

一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附的制备方法
技术领域
本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附剂的制备方法。
背景技术
氟离子是造成环境污染的一种重要的污染物。进入环境的氟离子污染物主要有两种来源。一是天然矿物：氟是自然界中分布最广泛的元素之一，氟在地壳中的存量为6.5×10-2，存在量排第13位。许多天然矿物都含有氟，如萤石、冰晶石以及氟磷灰石等。经过长期的日晒雨淋，有一部分矿物中的氟会泄露进入环境，污染地下水；二是人工产物：氟化物已广泛地应用于人类的生产生活中，许多工业，如水泥、玻璃、电解、化肥、采矿等，都会产生大量的高含氟废水。摄入过量的氟，会对人体造成严重的伤害，轻则引发氟斑牙和氟骨病，严重的可导致腰酸腿痛、关节僵硬、驼背甚至截瘫，还可能导致甲状腺功能失调、肾功能障碍等严重的疾病。国际健康组织（World Healthy Organization WHO）提出水体中氟离子的标准为0.5-1.5 mg/L。而实际上，许多国家和地区对氟离子的上限有更严格的要求，比如我国的标准是氟离子上限不超过1mg/L。但目前，氟污染的问题还比较严重，这已经是一个全球性的环境问题，WHO的标准在很多地方都难以达到，特别是一些缺少正确污水治理技术的偏远、农村地区。因此，发展简单、廉价、方便、高效的氟染污治理技术意义重大。
吸附技术因其成本低、操作简单等特点，比较适合在操作人员文化程度相对较低的地区推广应用，适合处理含氟污水。开发新型高效的吸附材料是这一领域的研究焦点。最近的研究显示，某些稀土元素对氟离子具有高效的选择性吸附能力，一些基于这些稀土的吸附剂被用来处理含氟废水。例如：Zhu等人制备的Ce-壳聚糖复合材料，对氟离子的最大吸附能力达到149 mg/g [J. Fluorine Chem., 194: 80-88 (2017)]；Yan等人制备的La-TiO2复合材料，对氟离子的最大吸附能力达到78.4 mg/g [Chem. Eng. J., 313: 983-992(2017)]。基于稀土吸附氟离子污染物的研究方兴未艾，但是目前的研究报道主要局限于La，Ce这两种稀土材料，基于其他稀土的氟离子吸附材料的报道非常少。因此，积极拓展新的稀土氟离子吸附材料，发展新的稀土氟离子吸附材料的制备方法具有重要意义。
基于此技术背景，我们发展了一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米材料，并将其应用吸附氟离子污染物。该吸附剂适应范围广，成本低（因为其中高成本的稀土钇含量很少，其它两种金属成份成本低廉），对氟离子污染物吸附量大，去除率高。本发明所述一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附剂的制备方法，未见相关报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附剂的制备方法，本发明是采用如下手段实现的：
（1）配制Y3+， Zr4+和Al3+的混和溶液，溶剂为去离子水，Y：Zr：Al的摩尔比为2:1:1，2: 2: 1，1: 4: 0.5，1: 4: 2，1: 4: 1，1: 25: 4；
（2）Y3+的来源可以是硫酸盐或硝酸盐；Zr4+的来源可以是硫酸盐、硝酸盐或ZrOCl2；Al3+的来源可以是硫酸盐或硝酸盐。所述这些来源包括其含结晶水的物质；
（3）加入NaOH溶液调节pH值为8；
（4）将所获得的沉淀在室温下老化24h，然后将所得产品用去离子水和乙醇交替清洗3次以上，最后70℃干燥24h即得到最后的产品。
本发明的优点在于：所制备的氟离子吸附剂适应范围广，对氟离子的吸附能力强，去除效率高。而且制备条件温和，方法简单，成本低，所述方法和材料适合于大范围推广应用。
附图说明
图1为本发明之实施例1所得到材料的扫描电镜图。
图2为本发明之实施例1所得到材料的材料吸附氟离子的吸附等温线图（以Langmuir模型直线拟合）。
图3为本发明之实施例1所得到的吸附材料吸附氟离子的吸附平衡时间图。
具体实施方式
以下对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
实施例1
称取6.4 g ZrOCl2·H2O和3.7 g Al(NO3)3·9H2O溶解于40 mL去离子水，再加入5mL 1M的Y(NO3)3溶液，使得Y:Zr:Al的摩尔比为1:4:2。加入NaOH溶液将pH值调节至8，让产生的沉淀在室温下老化24h。然后将溶液用布氏漏斗抽滤，将所获得的滤渣用去离子水和乙醇交替清洗三次以上，然后在烘箱中70℃下干燥24h，取出后研磨至细粉状备用。该材料对初始浓度为50mg/L的氟离子溶液的去除率为97.91%。
实施例2
称取3.2g ZrOCl2·H2O和1.85g Al(NO3)3·9H2O溶解于40 mL去离子水，再加入10mL 1M的Y(NO3)3溶液，使得Y:Zr:Al的摩尔比为2:2:1。加入NaOH溶液将pH值调节至8，让产生的沉淀在室温下老化24h。然后将溶液用布氏漏斗抽滤，将所获得的滤渣用去离子水和乙醇交替清洗三次以上，然后在烘箱中70℃下干燥24h，取出后研磨至细粉状备用。该材料对初始浓度为50mg/L的氟离子溶液的去除率为54.28%。
实施例3
称取6.4 g ZrOCl2·H2O和0.93 g Al(NO3)3·9H2O溶解于40 mL去离子水，再加入5 mL 1M的Y(NO3)3溶液，使得Y:Zr:Al的摩尔比为1: 4: 0.5。加入NaOH溶液将pH值调节至8，让产生的沉淀在室温下老化24h。然后将溶液用布氏漏斗抽滤，将所获得的滤渣用去离子水和乙醇交替清洗三次以上，然后在烘箱中70℃下干燥24h，取出后研磨至细粉状备用。该材料对初始浓度为50mg/L的氟离子溶液的去除率为89.25%。
实施例4
称取3.2g ZrOCl2·8H2O和3.7g Al(NO3)3·9H2O溶解于40 mL去离子水，再加入20mL 1M的Y(NO3)3溶液，使得Y:Zr:Al的摩尔比为2:1:1。加入NaOH溶液将pH值调节至8，让产生的沉淀在室温下老化24h。然后将溶液用布氏漏斗抽滤，将所获得的滤渣用去离子水和乙醇交替清洗三次以上，然后在烘箱中70℃下干燥24h，取出后研磨至细粉状备用。该材料对初始浓度为50mg/L的氟离子溶液的去除率为98.47%。
实施例5
称取6.4 g ZrOCl2·H2O和1.85 g Al(NO3)3·9H2O溶解于40 mL去离子水，再加入5mL 1M的Y(NO3)3溶液，使得Y:Zr:Al的摩尔比为1:4:1。加入NaOH溶液将pH值调节至8，让产生的沉淀在室温下老化24h。然后将溶液用布氏漏斗抽滤，将所获得的滤渣用去离子水和乙醇交替清洗三次以上，然后在烘箱中70℃下干燥24h，取出后研磨至细粉状备用。该材料对初始浓度为50mg/L的氟离子溶液的去除率为94.57%。
实施例6
称取8.1 g ZrOCl2·H2O和1.5 g Al(NO3)3·9H2O溶解于40 mL去离子水，再加入1mL 1M的Y(NO3)3溶液，使得Y:Zr:Al的摩尔比为1:25:4。加入NaOH溶液将pH值调节至8，让产生的沉淀在室温下老化24h。然后将溶液用布氏漏斗抽滤，将所获得的滤渣用去离子水和乙醇交替清洗三次以上，然后在烘箱中70℃下干燥24h，取出后研磨至细粉状备用。该材料对初始浓度为50mg/L的氟离子溶液的去除率为17.50%。

Claims (1)

1.一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附剂的制备方法，其特征在于包含如下制备步骤：
(1)配制Y3+，Zr4+和Al3+的混合溶液，溶剂为去离子水，Y:Zr:Al的摩尔比为2:1:1，2:2:1,1:4:0.5,1:4:2,1:4:1,1:25:4；
(2)Y3+的来源选自硫酸盐或硝酸盐；Zr4+的来源选自硫酸盐、硝酸盐或ZrOCl2；Al3+的来源选自硫酸盐或硝酸盐；所述这些来源包括其含结晶水的物质；
(3)加入NaOH溶液调节pH值为8；
(4)将所获得的沉淀在室温下老化24h，然后将所得产品用去离子水和乙醇交替清洗3次以上，最后70℃干燥24h即得到最后的产品。
CN201710880206.1A 2017-09-26 2017-09-26 一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附的制备方法 Active CN107442090B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710880206.1A CN107442090B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710880206.1A CN107442090B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107442090A CN107442090A (zh) 2017-12-08
CN107442090B true CN107442090B (zh) 2019-07-19

Family

ID=60497364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710880206.1A Active CN107442090B (zh) 2017-09-26 2017-09-26 一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107442090B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1780692A (zh) * 2003-05-01 2006-05-31 株式会社日本海水 吸附剂及其制造方法
CN104148017A (zh) * 2014-09-01 2014-11-19 南昌航空大学 一种高吸附量高去除率的氟离子吸附剂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1780692A (zh) * 2003-05-01 2006-05-31 株式会社日本海水 吸附剂及其制造方法
CN104148017A (zh) * 2014-09-01 2014-11-19 南昌航空大学 一种高吸附量高去除率的氟离子吸附剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107442090A (zh) 2017-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. Phase migration and transformation of uranium in mineralized immobilization by wasted bio-hydroxyapatite
CN103706326B (zh) 一种天然矿物负载型纳米除氟剂的制备方法
CN107487817B (zh) 一种磁性材料的制备及其去除水中放射性核素等的应用
CN101920191B (zh) 一种活性炭改性材料及在水除砷中的用途
CN107694523A (zh) 一种高岭土复合材料及其制备方法
CN102600792B (zh) 一种用于饮用水净化的二氧化钛颗粒吸附剂的制备方法
CN101670267A (zh) 一种复合金属氧化物除氟吸附剂及其制备方法
CN102513061B (zh) 一种改性活性炭及其制备方法和应用
CN104944712A (zh) 一种处理水产养殖废水的固定化光合细菌的制备和使用方法
JP5074632B1 (ja) 放射性セシウムで汚染された環境媒体を浄化する方法
CN107442090B (zh) 一种Y-Zr-Al三元金属复合纳米氟离子吸附的制备方法
CN105601732A (zh) 从紫菜加工废水中分离藻胆蛋白的方法
JP2014134425A (ja) 放射性セシウム除染剤およびそれを用いたコンクリート部材、建築部材、建築用塗料および樹脂製品、並びに放射性セシウム除染剤の液中散布装置、放射性セシウムの除染方法
CN104148004B (zh) 一种磁性氟离子吸附剂及其制备方法
CN103433002B (zh) 一种银富集秸秆材料的制备方法
CN101428208B (zh) 高效除氟吸附剂的制备和应用方法
CN106215849A (zh) 一种多金属氢氧化物高效除磷剂的制备方法和用途
CN102335585A (zh) 锆改性的凹凸棒粘土吸附剂制备方法及采用该吸附剂去除水中氟的方法
CN103769061B (zh) 一种胶原蛋白负载超支化聚酯/金属离子氟化物吸附剂的合成方法
CN104148026B (zh) 一种生物活性除氟滤料的制备方法和应用
CN107497394B (zh) 一种Fe-Mg-La三元复合氟离子吸附剂及其制备方法
CN104900285A (zh) 一种含放射性核素污染物的治理方法
CN107346670B (zh) 一种高盐废水中去除90Sr的沉淀方法
CN110449144A (zh) 一种Teff氟化物吸附剂及其制备方法和应用
CN208327526U (zh) 基于悬挂式三价铁离子改性颗粒活性炭的去除氟离子浮床装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant