CN114457461A - 磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法和应用。所述制备方法包括以下步骤：（1）将聚丙烯腈、镧源、铝源、四氧化三铁纳米颗粒与有机溶剂混合，得到前驱体纺丝溶液；（2）利用静电纺丝设备，使所述前驱体纺丝溶液在150~180 kV/m下进行静电纺丝，得到前驱体纳米纤维；（3）将所述前驱体纳米纤维进行干燥，并在400~800℃下煅烧，得到所述磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维。采用聚合物纳米纤维为模板，在制备过程中无需加沉淀剂，不仅过程简单，易调控，还可以实现对目标产物的尺寸大小等精准控制。磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的尺寸约为700~800 nm，对氟离子初始浓度为10 mg/L的溶液的吸附量可达38.33 mg/g，在含氟废水的治理领域具有较好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及多孔纳米纤维材料，属于吸附材料技术领域。
背景技术
饮用水中氟化物污染对人体健康造成的危害已成为全球民众关注的焦点。世界卫生组织建议饮用水中氟化物含量的限值设定为1.5mg/L。2007年我国实施的饮用水标准（GB5749-2006）规定饮用水中氟的最大允许限量为1.0 mg/L。目前，传统的除氟方法主要包括离子交换法、化学沉淀法、电渗析法和吸附过滤法等。其中，吸附法因成本低、工艺简单易行、环境友好且效果好而被认为是最有发展前途的除氟方法。常用的除氟剂主要有活性炭、羟基磷灰石、稀土金属氧化物、活性氧化铝等。铝来源丰富，廉价易得，对氟离子有较高的亲和力。Mahapatra以PVP为模板，十六水合硫酸铝为原料，通过静电纺丝-焙烧相结合，制备了Al2O3纳米纤维除氟剂[Ind. Eng. Chem. Res. 2013, 52, 1554-1561]；然而纯Al2O3纳米纤维对氟离子的吸附量不高，最大吸附量仅为1.2mg/g，适用于含氟浓度较低的废水。
La(III)、Ce(IV)、Mg(Ⅱ)和Zr(IV)氧化物对氟离子吸附能力强，双金属氧化物吸附剂是一类值得注意的除氟材料。CN108911007A公开了一种基于生物模板的Al-Mg氧化物除氟材料的制备方法，该方法以法国梧桐树种子绒毛为生物模板，制备了除氟性能良好且成本低的Al-Mg氧化物除氟吸附剂。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法和应用。所述制备方法简单；制得的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维除氟效率高、回收简单、质量损失少，克服了现有粉末除氟剂不易回收等缺点，具有循环使用性。
本发明提供的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯腈（PAN）、镧源、铝源、四氧化三铁（Fe3O4）纳米颗粒与有机溶剂混合，得到前驱体纺丝溶液；
（2）利用静电纺丝设备，使所述前驱体纺丝溶液在150~180 kV/m下进行静电纺丝，得到前驱体纳米纤维；
（3）将所述前驱体纳米纤维进行干燥，并在400~800℃下煅烧，得到所述磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维。
作为优选方案，所述步骤（1）中的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺（DMF）。
作为优选方案，所述镧源为六水合硝酸镧，所述铝源为十八水合硫酸铝。
作为优选方案，所述四氧化三铁纳米颗粒由以下制备方法得到：将六水合氯化铁溶解于乙二醇中，加入醋酸钠，待全部溶解，转移到高压反应釜中高温反应一定时间后，洗涤、干燥，得到四氧化三铁纳米颗粒。
作为优选方案，所述静电纺丝过程中所述前驱体纺丝溶液的供给速率为0.8~1.2mL/h。
作为优选方案，所述煅烧在空气氛管式炉中进行，煅烧时间为1~3 h。
上述制备方法得到的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维为多孔纳米纤维结构，纳米纤维的直径为700~800 nm，比表面积可以达到13.92 m2/g，孔体积可以达到0.086 cm3/g，平均孔径可以达到3.41 nm。
上述制备方法得到的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维可以作为除氟吸附剂。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、选用PAN纳米纤维为模板，制备过程中无需添加沉淀剂，制备了具有多孔纳米纤维结构的磁性镧铝复合氧化物，具有绿色环保、成本低、简单、节能减耗的优点，符合绿色发展理念，具有较好的应用前景；
2、制备的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维稳定好且具有磁性，可通过普通的外部磁场分离和再生；
3、制备的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维除氟容量高达38.33 mg/g，吸附性能优异，可通过碱液脱附再生；
4、制备的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的直径为700~800 nm、比表面积可以达到13.92 m2/g，孔径分布可以达到3.41 nm。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的SEM图。
图2为本发明实施例1制备的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的N2吸附-脱附曲线图。
图3为本发明实施例1制备的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维除氟剂在pH=3、吸附温度为35℃条件下除氟吸附性能曲线图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
本发明的基本原理：
1、将Fe3O4纳米颗粒、十八水合硫酸铝和六水合硝酸镧及聚丙烯腈分别分散或溶解在N,N-二甲基甲酰胺中，将上述溶液共混得到La(NO3)3/Al2(SO4)3/Fe3O4/PAN/DMF纺丝溶液；通过静电纺丝制备了La(NO3)3/Al2(SO4)3/Fe3O4/PAN纳米纤维；
2、将La(NO3)3/Al2(SO4)3/Fe3O4/PAN纳米纤维在空气中通过热处理，使得PAN、La(NO3)3和Al2(SO4)3完全分解，得到具有多孔纤维形貌的磁性镧铝复合氧化物。
磁性镧铝复合氧化物纳米纤维的尺寸可以通过电场强度、聚丙烯腈溶液浓度、供给速率、热处理时间和热处理温度等条件来控制。镧铝含量比例可以通过调节六水合硝酸镧和十八水合硫酸铝的浓度来控制。磁性镧铝复合氧化物纳米纤维非常适用于工业含氟废水处理，经处理后的废水满足国家污水综合排放标准。
以下列出几个典型的实施例。
实施例1
一种磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）将六水合氯化铁溶解于乙二醇中，加入醋酸钠，待全部溶解，将混合液体转移到高压反应釜中高温反应一定时间后，洗涤、干燥，得到Fe3O4纳米颗粒；
（2）将1.6g聚丙烯腈加入到7 mL DMF中，磁力搅拌均匀，备用；将0.708 g六水合硝酸镧和0.1359 g十八水合硫酸铝加入到1~3 mL DMF中，磁力搅拌均匀，备用；将0.075 gFe3O4纳米颗粒超声分散在少量的DMF中；将上述三种溶液混合，超声30 min，得到前驱体纺丝溶液；
（3）将上述前驱体纺丝溶液装入10 mL的带有针尖的注射器中，然后置于高压静电纺丝设备中，供给速率为0.8 mL/h，在150 kV/m电场强度下经静电纺丝得到前驱体纳米纤维；然后，80℃真空干燥12 h；
（4）将上述前驱体纳米纤维置于空气氛管式炉中，在600℃下煅烧3 h后，得到所述磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维。
本实施例制备的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的扫描电镜如图1所示，纤维具有多孔结构，直径为700~800 nm。图2是磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的N2吸附-脱附曲线，采用BET法测得比较面积为13.02m2/g，孔体积为0.083cm3/g，孔径分布为30.76nm，有利于提高除氟能力。
本实施例的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维作为除氟吸附剂，吸附剂投加量为0.2g/L，氟溶液初始浓度为10 mg/L，pH为3，在35℃的恒温振荡器中振荡12 h后，对氟离子的吸附量为38.33 mg/g。
除氟剂吸附氟后采用0.1 mol/L NaOH溶液脱附再生，磁性分离，洗涤干燥，记为1次循环使用再生，吸附剂重复循环使用4次后，再生效率为90.5%。
实施例2
一种磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）将六水合氯化铁溶解于乙二醇中，加入醋酸钠，待全部溶解，将混合液体转移到高压反应釜中高温反应一定时间后，洗涤、干燥，得到Fe3O4纳米颗粒；
（2）将1.6 g聚丙烯腈加入到7 mL DMF中，磁力搅拌均匀，备用；将0.708 g六水合硝酸镧和0.1359 g十八水合硫酸铝加入到1~3 mL DMF中，磁力搅拌均匀，备用；将0.075 gFe3O4纳米颗粒超声分散在少量的DMF中；将上述三种溶液混合，超声30 min，得到前驱体纺丝溶液；
（3）将上述前驱体纺丝溶液装入10 mL的带有针尖的注射器中，然后置于高压静电纺丝设备中，供给速率为1.0 mL/h，在160 kV/m电场强度下经静电纺丝得到前驱体纳米纤维；然后，80℃真空干燥12 h；
（4）将上述前驱体纳米纤维置于空气氛管式炉中，在500℃下煅烧3 h后，得到所述磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维。
本实施例制备的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维具有多孔结构，采用BET法测得比表面积为11.10m2/g，孔体积为0.069cm3/g，平均孔径为17.54nm。
本实施例的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维作为除氟吸附剂，吸附剂投加量为0.2 g/L，氟溶液初始浓度为10 mg/L，pH为3，在35℃的恒温振荡器中振荡12 h后，对氟离子的吸附量为35.37 mg/g。
除氟剂吸附氟后采用0.1 mol/L NaOH溶液脱附再生，磁性分离，洗涤干燥，记为1次循环使用再生，吸附剂重复循环使用4次后，再生效率为88.6%。
实施例3
一种磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）将六水合氯化铁溶解于乙二醇中，加入醋酸钠，待全部溶解，将混合液体转移到高压反应釜中高温反应一定时间后，洗涤、干燥，得到Fe3O4纳米颗粒；
（2）将1.6 g聚丙烯腈加入到7 mL DMF中，磁力搅拌均匀，备用；将0.708 g六水合硝酸镧和0.1359 g十八水合硫酸铝加入到1~3 mL DMF中，磁力搅拌均匀，备用；将0.075 gFe3O4纳米颗粒超声分散在少量的DMF中；将上述三种溶液混合，超声30 min，得到前驱体纺丝溶液；
（3）将上述前驱体纺丝溶液装入10 mL的带有针尖的注射器中，然后置于高压静电纺丝设备中，供给速率为1.2 mL/h，在180 kV/m电场强度下经静电纺丝得到前驱体纳米纤维；然后，80℃真空干燥12 h；
（4）将上述前驱体纳米纤维置于空气氛管式炉中，在700℃下煅烧2 h后，得到所述磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维。
本实施例制备的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维具有多孔结构，采用BET法测得比表面积为9.38 m2/g，孔体积为0.074 cm3/g，平均孔径为31.12 nm。
本实施例的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维作为除氟吸附剂，吸附剂投加量为0.2 g/L，氟溶液初始浓度为10 mg/L，pH为3，在35℃的恒温振荡器中振荡12 h后，对氟离子的吸附量为24.69 mg/g。
除氟剂吸附氟后采用0.1 mol/L NaOH溶液脱附再生，磁性分离，洗涤干燥，记为1次循环使用再生，吸附剂重复循环使用4次后，再生效率为85.1%。
以上所述仅是本发明的优选实施方式。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定的实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (8)
1.一种磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚丙烯腈、镧源、铝源、四氧化三铁纳米颗粒与有机溶剂混合，得到前驱体纺丝溶液；
（2）利用静电纺丝设备，使所述前驱体纺丝溶液在150~180 kV/m下进行静电纺丝，得到前驱体纳米纤维；
（3）将所述前驱体纳米纤维进行干燥，并在400~800℃下煅烧，得到所述磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述镧源为六水合硝酸镧，所述铝源为十八水合硫酸铝。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述四氧化三铁纳米颗粒由以下制备方法得到：将六水合氯化铁溶解于乙二醇中，加入醋酸钠，待全部溶解，转移到高压反应釜中高温反应一定时间后，洗涤、干燥，得到四氧化三铁纳米颗粒。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述静电纺丝过程中所述前驱体纺丝溶液的供给速率为0.8~1.2 mL/h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煅烧在空气氛管式炉中进行，煅烧时间为1~3 h。
7.根据权利要求1~6任一权利要求所述的方法得到的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维。
8.根据权利要求7所述的磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维作为除氟剂的应用。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4717554A (en) * | 1985-02-21 | 1988-01-05 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for adsorption treatment of dissolved fluorine |
| CN1954906A (zh) * | 2005-10-28 | 2007-05-02 | 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 |
| CN112705269A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-04-27 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 沸石咪唑酯骨架zif67四氧化三铁微米马达的制备及其应用 |
-
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4717554A (en) * | 1985-02-21 | 1988-01-05 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Process for adsorption treatment of dissolved fluorine |
| CN1954906A (zh) * | 2005-10-28 | 2007-05-02 | 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 |
| CN112705269A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-04-27 | 哈尔滨工业大学（深圳） | 沸石咪唑酯骨架zif67四氧化三铁微米马达的制备及其应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 简绍菊等: "静电纺丝法制备CeO2微纳米纤维及其除氟性能" * |
| 赵瑨云等: "Ce-La@Fe3O4吸附剂制备及其除氟性能研究" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115155531A (zh) * | 2022-06-09 | 2022-10-11 | 陶玉仑 | 一种聚苯胺/Fe3O4/CuO纤维及其制备方法、应用 |
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