一种Y‑Zr‑Al三元金属复合纳米氟离子吸附的制备方法与流程

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（worldhealthyorganizationwho）提出水体中氟离子的标准为0.5-1.5mg/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149mg/g[j.fluorinechem.,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78.4mg/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。

技术实现要素：

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6.4gzrocl2·h2o和3.7gal(no3)3·9h2o溶解于40ml去离子水，再加入5ml1m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3.2gzrocl2·h2o和1.85gal(no3)3·9h2o溶解于40ml去离子水，再加入10ml1m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6.4gzrocl2·h2o和0.93gal(no3)3·9h2o溶解于40ml去离子水，再加入5ml1m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3.2gzrocl2·8h2o和3.7gal(no3)3·9h2o溶解于40ml去离子水，再加入20ml1m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6.4gzrocl2·h2o和1.85gal(no3)3·9h2o溶解于40ml去离子水，再加入5ml1m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8.1gzrocl2·h2o和1.5gal(no3)3·9h2o溶解于40ml去离子水，再加入1ml1m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%。