Cu-Fe层状复合材料的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种可用于吸附饮用水中氟离子的Cu-Fe层状复合材料，所述复合材料通过下述方法制备：以可溶性的铜、铁盐为前体，在碱性沉淀剂的作用下形成二元层状的氢氧化物体系。该层状氢氧化物二元体系可吸附饮用水中的氟离子。
【专利说明】Cu-Fe层状复合材料
【技术领域】
[0001]本发明属于先进材料领域，具体涉及一种吸附饮用水中氟离子的Cu-Fe化合物的合成。
【背景技术】
[0002]饮用水的安全涉及人体健康，是经济社会发展中需要特别关注的【技术领域】。氟离子是饮用水中最常见的有害物质，根据世界卫生组织的固定，饮用水中氟离子的含量不得超过1.5毫克/L。在我国北方地区，由于水体中含有的氟离子所引起的慢性疾病对人体的身体健康产生严重的影响，因此净化饮用水中的氟离子具有重要的意义。目前，氟离子的净化技术措施主要有:化学沉淀法、离子交换法、膜分离和吸附法。通过吸附材料净化饮用水中的氟离子一种简便易行的技术措施。
[0003]本发明提出一种层状Cu-Fe 二元氢氧化物的合成方法，并将此类二元化合物体系用于水中氟离子的净化，可在pH 3-7范围内，多种阴离子存在条件下，将水中的氟离子的浓度降低到符合世界卫生组织规定的标准。
【发明内容】
[0004]本发明提出一种层状Cu-Fe 二元氢氧化物的合成方法，并将此类二元化合物体系用于水中氟离子的净化，可在pH 3-7范围内，多种阴离子存在条件下，将水中的氟离子的浓度降低到符合世界卫生组织规定的标准。
[0005]本发明首先公开一种Cu-Fe层状复合材料，所述复合材料通过下述方法制备:以可溶性的铜、铁盐为前体，在碱性沉淀剂的作用下形成二元层状的氢氧化物体系。
[0006]本发明的上述方法中所述的制备方法是采用共沉淀方法合成。
[0007]本发明的上述方法中所述的Cu-Fe 二元氢氧化物中Cu/Fe原子比例在1/1-1/10之间。
[0008]本发明的上述方法中所述的Cu-Fe 二元氢氧化物的比表面积在50_80m2/g。
[0009]本发明的上述方法中所述的共沉淀方法中采用尿素、氢氧化钠、碳酸氢钠或者它们之间的混合物作为沉淀剂。
[0010]本发明的上述方法中所述的共沉淀方法反应体系温度在25-80° C。
[0011]本发明另一方面提供上述复合材料的用途，即一种去除饮用水中氟离子的方法，是通过吸附材料进行吸附处理，其特征在于，使用Cu-Fe层状复合材料为吸附材料。
[0012]本发明提供的上述去除饮用水中氟离子的方法中，吸附水中氟离子的方法条件为:氟离子浓度为有20-30mg/L的水中，按每升水f 150g的比例投入Cu-Fe层状复合材料，在室温条件下，静态吸附10-150分钟。即可将水中氟离子浓度降低到1.5mg/L的标准。
[0013]上述符合材料及相应的水处理方法可适用于含有碳酸根、碳酸氢根、硝酸根离子的一种或它们的混合物的水。【具体实施方式】
[0014]下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。
[0015]实施例1
[0016]将187g硝酸铜与240g硝酸铁溶于IL去离子水中，逐步滴入lmol/L的氢氧化钠沉淀剂，沉淀完全后，在60° C加热老化处理2小时后，充分洗涤至钠离子含量低于0.05%(质量分数)，在90° C真空干燥6小时后，制得层状Cu-Fe 二元氢氧化物A。
[0017]实施例2
[0018]将150g硝酸铜与200g硝酸铁溶于IL去离子水中，逐步滴入lmol/L的尿素沉淀剂，沉淀完全后，在56° C加热老化处理2小时后，充分洗涤至钠离子含量低于0.05% (质量分数)，在100°C真空干燥6小时后，制得层状Cu-Fe 二元氢氧化物B。
[0019]实施例3
[0020]将160g硝酸铜与120g硝酸铁溶于IL去离子水中，逐步滴入lmol/L的氢氧化钠沉淀剂，沉淀完全后，在65° C加热老化处理2小时后，充分洗涤至钠离子含量低于0.05%(质量分数)，在90° C真空干燥6小时后，制得层状Cu-Fe 二元氢氧化物C。
[0021]实施例4
[0022]将180g硝酸铜与240g硝酸铁溶于IL去离子水中，逐步滴入lmol/L的氢氧化钾沉淀剂，沉淀完全后，在60° C加热老化处理2小时后，充分洗涤至钾离子含量低于0.05%(质量分数)，在90° C 真空干燥6小时后，制得层状Cu-Fe 二元氢氧化物D。
[0023]实施例5
[0024]将187g硝酸铜与340g硝酸铁溶于IL去离子水中，逐步滴入lmol/L的尿素沉淀剂，沉淀完全后，在70° C加热老化处理2小时后，充分洗涤至钠离子含量低于0.05% (质量分数)，在90° C真空干燥6小时后，制得层状Cu-Fe 二元氢氧化物E。
[0025]实施例6
[0026]将120g硝酸铜与260g硝酸铁溶于IL去离子水中，逐步滴入lmol/L的氢氧化钠沉淀剂，沉淀完全后，在76° C加热老化处理2小时后，充分洗涤至钠离子含量低于0.05%(质量分数)，在90° C真空干燥6小时后，制得层状Cu-Fe 二元氢氧化物F。
[0027]实施例7
[0028]氟离子浓度为20mg/L的10L水中，按水:剂(体积/质量)比100/1的比例投入Cu-Fe 二元氢氧化物，在室温条件下，静态吸附15分钟。
[0029]实施例8
[0030]氟离子浓度为30mg/L的10L水中，按水:剂(体积/质量)比100/15的比例投入Cu-Fe 二元氢氧化物，在室温条件下，静态吸附15分钟。
[0031]实施例9
[0032]氟离子浓度为有25mg/L的10L水中，按水:剂(体积/质量)比100/5的比例投入Cu-Fe 二元氢氧化物，在室温条件下，静态吸附30分钟。
[0033]吸附结果见表1。
[0034]表1各种吸附剂的脱氟效果
[0035]
【权利要求】
1.Cu-Fe层状复合材料，其特征在于，所述复合材料通过下述方法制备：以可溶性的铜、铁盐为前体，在碱性沉淀剂的作用下形成二元层状的氢氧化物体系。
2.权利要求1所述的Cu-Fe层状复合材料，其特征在于，采用共沉淀方法合成。
3.权利要求1所述的Cu-Fe层状复合材料，其特征在于，所述的Cu-Fe二元氢氧化物中Cu/Fe原子比例在1/1-1/10之间。
4.权利要求1所述的Cu-Fe层状复合材料，其特征在于，所述的Cu-Fe二元氢氧化物的比表面积在50_80m2/g。
5.权利要求2所述的Cu-Fe层状复合材料，其特征在于，所述的共沉淀方法中采用尿素、氢氧化钠、碳酸氢钠或者它们之间的混合物作为沉淀剂。
6.权利要求5所述的Cu-Fe层状复合材料，其特征在于，所述的共沉淀方法反应体系温度在 25-80° C。
【文档编号】C02F1/28GK103833084SQ201210472064
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年11月20日 优先权日:2012年11月20日
【发明者】曲彬 申请人:大连鑫五洲石油仪器有限公司