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
磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114457461A CN114457461A CN202210059609.0A CN202210059609A CN114457461A CN 114457461 A CN114457461 A CN 114457461A CN 202210059609 A CN202210059609 A CN 202210059609A CN 114457461 A CN114457461 A CN 114457461A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lanthanum
- composite oxide
- aluminum composite
- oxide porous
- precursor
- 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.)
- Granted
Links
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 title claims abstract description 64
- UZQSJWBBQOJUOT-UHFFFAOYSA-N alumane;lanthanum Chemical compound [AlH3].[La] UZQSJWBBQOJUOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 43
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 31
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 26
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000009987 spinning Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000010041 electrostatic spinning Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims abstract description 13
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 10
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 4
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- AMVQGJHFDJVOOB-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate octadecahydrate Chemical group O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O AMVQGJHFDJVOOB-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 7
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 7
- GJKFIJKSBFYMQK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate;hexahydrate Chemical group O.O.O.O.O.O.[La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GJKFIJKSBFYMQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229940044631 ferric chloride hexahydrate Drugs 0.000 claims description 5
- NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K iron trichloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].Cl[Fe+]Cl NQXWGWZJXJUMQB-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 5
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001523 electrospinning Methods 0.000 claims description 2
- 229940032296 ferric chloride Drugs 0.000 claims description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 13
- -1 fluorine ions Chemical class 0.000 abstract description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 abstract description 4
- 239000012716 precipitator Substances 0.000 abstract description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 abstract 1
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 description 12
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 9
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 6
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 6
- 229910000329 aluminium sulfate Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000004438 BET method Methods 0.000 description 3
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 3
- 238000006115 defluorination reaction Methods 0.000 description 3
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 description 3
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 3
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 3
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 3
- 229910018134 Al-Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018467 Al—Mg Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000036541 health Effects 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001412225 Firmiana simplex Species 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- JQOREDBDOLZSJY-UHFFFAOYSA-H bis(2,2-dioxo-1,3,2,4-dioxathialumetan-4-yl) sulfate hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O JQOREDBDOLZSJY-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 239000002384 drinking water standard Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000909 electrodialysis Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate Chemical compound [La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O FYDKNKUEBJQCCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
-
- 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
-
- 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
- B01J20/08—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 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
-
- 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
- B01J20/28009—Magnetic properties
-
- 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
- B01J20/34—Regenerating or reactivating
- B01J20/345—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture
- B01J20/3475—Regenerating or reactivating using a particular desorbing compound or mixture in the liquid phase
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210059609.0A CN114457461B (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210059609.0A CN114457461B (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114457461A true CN114457461A (zh) | 2022-05-10 |
| CN114457461B CN114457461B (zh) | 2024-06-25 |
Family
ID=81410089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210059609.0A Active CN114457461B (zh) | 2022-01-19 | 2022-01-19 | 磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114457461B (zh) |
Cited By (1)
| 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 |
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 |
-
2022
- 2022-01-19 CN CN202210059609.0A patent/CN114457461B/zh active Active
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 |
| CN115155531B (zh) * | 2022-06-09 | 2024-04-09 | 陶玉仑 | 一种聚苯胺/Fe3O4/CuO纤维及其制备方法、应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114457461B (zh) | 2024-06-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11389789B2 (en) | Visible light responsive titanium dioxide nanowire/metal organic skeleton/carbon nanofiber membrane and preparation method and application thereof | |
| CN109529775B (zh) | 一种氧化石墨烯-氢氧化镧复合材料的合成方法与吸附性能 | |
| CN111167455B (zh) | 一种石墨烯负载钴掺杂二氧化钛光催化剂及其制备方法 | |
| CN106577750A (zh) | 一种二氧化钛复合纳米抗菌材料的制备方法及其产品 | |
| CN110813306A (zh) | 铁酸锌/钨酸铋复合催化剂及其制备方法与在废气处理方面的应用 | |
| CN114053991A (zh) | 一种三维花瓣状镧铁复合吸附材料及其制备方法和应用 | |
| CN106390766B (zh) | 一种具有自清洁功能的仿鼻腔纤毛结构过滤材料 | |
| CN114100635A (zh) | 一种硫化铟锌/铁酸锌复合光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN106745170A (zh) | 一种片状结构的钴掺杂氧化铈纳米材料及其制备和应用 | |
| CN114457461A (zh) | 磁性镧铝复合氧化物多孔纳米纤维的制备方法和应用 | |
| CN104826643A (zh) | 一种Ta3N5/CdS异质结纤维光催化剂及其制备方法 | |
| CN109876769B (zh) | 一种氧化石墨烯-氢氧化钇复合材料、制备方法及其应用 | |
| Ma et al. | Adsorption and Visible Light Photocatalytic Degradation of Electrospun PAN@ W 18 O 49 Nanofibers | |
| CN112210890A (zh) | 一种铁基金属有机框架材料纤维的制备方法及其产品和应用 | |
| CN115501853A (zh) | 一种多级孔结构镧基氢氧化物吸附材料及制备方法和应用 | |
| CN107335422A (zh) | 一种碳功能化氧化铈的制备方法 | |
| CN109675521B (zh) | 一种氧化石墨烯-氢氧化钆复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN110026154A (zh) | 一种氧化石墨烯-氢氧化钕复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN108636340A (zh) | 一种介孔氧化镁纤维的制备方法及其在净化重金属废水中的应用 | |
| CN113231108A (zh) | 一种可低温催化氧化甲醛的纳米纤维膜材料及其制备方法与应用 | |
| CN109529776B (zh) | 一种氧化石墨烯-氢氧化高铈复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN115041127B (zh) | 一种磁性铈基金属氧化物吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN116212828A (zh) | 一种用于染料吸附的NH2 - MIL - 101 (Fe) /粘胶复合多孔碳材料的制备方法 | |
| CN113083214B (zh) | 一种介孔锆/镧双氢氧化物纤维的制备方法及其在净化磷酸盐废水中的应用 | |
| CN110201660A (zh) | 一种氧化锌/棉秆生物质炭复合材料及其制备方法和应用 |
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 |