技术领域
本发明涉及一种通过声化学法合成氟离子吸附剂ZrO2-Al2O3/GO的方法，具体属于声化学技术领域。
背景技术：
超声作用对化合物的影响最早被发现于1927年，从那以后，超声振荡作用就被用于有机物和无机物的合成，被称为声化学合成法。相比较而言，超声波比微波更安全，因为它的频率更低。如今，超声波作为有效的能量源，能够改变底物的化学性质从而加速化学反应的作用已经广为人知。当超声波作用于水相介质时，由于声波对溶液持续的扩张和压缩循环作用，在溶液中产生持续交替的正负压。这一行为导致产生一系列的小气泡，这些小气泡充满着被气化的蒸汽。这些小气泡是声波在辐射过程中能量的累积，因此这些小气泡会快速地扩张达到一个临界点，在它们坍塌前，会出现短暂的空穴。坍塌时，每个小气泡都是一个发热点，可以产生很高的温度（5500℃）和压力（几千个大气压），可以打断化学键，产生自由基，从而引发一系列的声化学反应。声化学合成法具有时间短、耗能少、效率高等特点，受到广泛关注。
氟离子是一种严重的污染物，过量的氟会对生物体造成严重的危害。目前世界上很多地方存在饮用水氟超标问题，治理饮用水氟污染已成为当前环境污染治理的一个焦点问题。吸附法因其成本低，操作简单成为应用得最为广泛的氟污染治理技术之一。目前吸附剂的制备方法主要有沉淀法，水热法，煅烧法等，往往存在着反应时间长、耗能大、操作繁琐等问题。为了解决这一系列问题，发展新的吸附剂的制备方法势在必行。
在此技术背景下，我们发展了一种通过声化学法合成氟离子吸附剂ZrO2-Al2O3/GO的方法。只需利用超声波对原料作用5min，就可促使其发生化学反应生成产品。所述方法简单、高效、耗能少，所得产品对氟离子有高效的吸附去除性能。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种通过声化学法合成氟离子吸附剂ZrO2-Al2O3/GO的方法，该方法包括如下步骤：
（1）将ZrOCl2.8H2O、F127（聚氧乙烯/聚氧丙烯/聚氧乙烯两亲嵌段共聚物）、AlCl3.6H2O、MgSO4溶解在乙醇中形成无色透明溶液；所述的ZrOCl2.8H2O与AlCl3.6H2O的摩尔比为1：2至1：0.5。
（2） 向步骤(1)所得的溶液中加入氧化石墨烯，通过超声波发生声化学反应后，再机械搅拌15min；所述的氧化石墨烯与步骤ZrOCl2.8H2O的质量比为1:2.4。
（3）向步骤(2)所得产物中加入体积比为1：5的去离子水与乙醇的混合液，继续搅拌1h后进行抽滤分离，所得滤饼用乙醇、去离子水交替各洗涤3次，然后于50℃干燥过夜，即得ZrO2-Al2O3/GO粗产品。
(4) ZrO2-Al2O3/GO粗产品在索氏提取器中用体积比为150: 2.3的乙醇和浓盐酸的混合液在95℃回流48h，其后进行抽滤分离，所得滤饼用乙醇、去离子水交替各洗涤3次，再在50℃下干燥过夜，得到ZrO2-Al2O3/GO。
步骤(2)中，所述的声化学反应使用的超声波功率为250W，超声作用时间为5min。
本发明的优点：反应时间短，操作简单，高效，耗能少，成本低，所得产品对氟离子具有较高的吸附去除效果，可用于大范围氟污染废水的治理。
附图说明
图1为本发明实施例1所制得氟离子吸附剂ZrO2-Al2O3/GO对氟离子的吸附等温线图。
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。
实施例1
以报道的常规氧化石墨的方法制备氧化石墨烯（GO）。
将0.48g ZrOCl2.8H2O、0.1 g F127、0.72g AlCl3.6H2O、0.36g MgSO4溶于100 ml乙醇形成透明溶液（ZrOCl2.8H2O与AlCl3.6H2O的摩尔比为1:2）。之后加入0.2 g GO，以250W的功率超声作用反应5 min，再机械搅拌15 min。然后慢慢加入100 ml去离子水与乙醇的体积比为1:5的混合溶液，继续搅拌1 h后，抽滤分离固体。将所得固体以乙醇、去离子水交替各洗涤3次，然后50℃干燥一晚，得到ZrO2-Al2O3/GO粗产品。
将所得的ZrO2-Al2O3/GO粗产品用索氏提取器在150 ml乙醇和2.30 ml浓盐酸的混和溶液中，95℃回流48 h。反应完后取出用乙醇、去离子水交替各洗涤3次，再50℃干燥一晚，即得最后产品。其对氟离子的最大吸附量为57.4mg/g。
实施例2
以报道的常规氧化石墨的方法制备氧化石墨烯（GO）。
将0.48g ZrOCl2.8H2O、0.1 g F127、0.36g AlCl3.6H2O、0.36g MgSO4溶于100 ml乙醇形成透明溶液（ZrOCl2.8H2O与AlCl3.6H2O的摩尔比为1:1）。之后加入0.2 g GO，以250W的功率超声作用反应5 min，再机械搅拌15 min。然后慢慢加入100 ml去离子水与乙醇的体积比为1:5的混合溶液，继续搅拌1 h后，抽滤分离固体。将所得固体以乙醇、去离子水交替各洗涤3次，然后50℃干燥一晚，得到ZrO2-Al2O3/GO粗产品。
将所得的ZrO2-Al2O3/GO粗产品用索氏提取器在150 ml乙醇和2.30 ml浓盐酸的混和溶液中，95℃回流48 h。反应完后取出用乙醇、去离子水交替各洗涤3次，再50℃干燥一晚，即得最后产品。其对氟离子的最大吸附量为57.3mg/g。
实施例3
以报道的常规氧化石墨的方法制备氧化石墨烯（GO）。
将0.48g ZrOCl2.8H2O、0.1 g F127、0.18g AlCl3.6H2O、0.36g MgSO4溶于100 ml乙醇形成透明溶液（ZrOCl2.8H2O与AlCl3.6H2O的摩尔比为1:0.5）。之后加入0.2 g GO，以250W的功率超声作用反应5 min，再机械搅拌15 min。然后慢慢加入100 ml去离子水与乙醇的体积比为1:5的混合溶液，继续搅拌1 h后，抽滤分离固体。将所得固体以乙醇、去离子水交替各洗涤3次，然后50℃干燥一晚，得到ZrO2-Al2O3/GO粗产品。
将所得的ZrO2-Al2O3/GO粗产品用索氏提取器在150 ml乙醇和2.30 ml浓盐酸的混和溶液中，95℃回流48 h。反应完后取出用乙醇、去离子水交替各洗涤3次，再50℃干燥一晚，即得最后产品。其对氟离子的最大吸附量为102mg/g。