一种用于吸附氟离子的AlCl3改性ZIF-8复合吸附剂的制备方法及其应用与流程

本发明属于含氟废水吸附剂的制备技术领域，具体涉及一种用于吸附氟离子的alcl3改性zif-8复合吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术：

吸附法是目前从水中除氟最常用的方法之一。除氟的吸附剂主要有活性氧化铝、铁氧化物、氧化锆、复合金属氧化物及改性稀土金属氧化物等。虽然这些吸附剂都带有正电荷，但由于在水中易团聚、难分离和易流失等问题，限制了其直接使用。

金属有机骨架由于具有结构可设计性、多孔结构、高比表面积及良好的热稳定性等优点，已成为当前化学、材料学科的研究热点，并且在多个领域显示出潜在的应用前景，尤其是在吸附分离领域。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种用于吸附氟离子的alcl3改性zif-8复合吸附剂的制备方法，该复合吸附剂对氟离子的吸附去除速率快且吸附量大，常见共存离子对复合吸附剂吸附氟离子几乎没有影响，因此该复合吸附剂能够用于处理含氟废水。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种用于吸附氟离子的alcl3改性zif-8复合吸附剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：将155mgalcl3·6h2o分散于15ml甲醇中，于40℃在搅拌的条件下加入100mgzif-8，反应30min，再以6000rmp的转速离心10min，然后于50℃真空干燥12h得到用于吸附氟离子的alcl3改性zif-8复合吸附剂。

本发明所述的用于吸附氟离子的alcl3改性zif-8复合吸附剂在处理含氟废水中的应用，氟离子的去除吸附率均在93％以上。

本发明制备工艺简单、反应条件温和且合成周期较短，合成的复合吸附剂吸附量大，吸附速率快，用于处理含氟废水时氟离子去除吸附率达到93％以上。

附图说明

图1为zif-8、alcl3和zif-8(alcl3)的xrd谱图；

图2为zif-8和zif-8(alcl3)的红外谱图；

图3为氟离子初始浓度不同时zif-8(alcl3)的吸附效果图；

图4为溶液的初始ph对zif-8(alcl3)吸附的影响图；

图5为常见共存离子对zif-8(alcl3)吸附的影响图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

制备zif-8(alcl3)

复合吸附剂的制备首先是利用常规方法合成zif-8备用，随后用alcl3对zif-8改性。

合成zif-8：称取1.17g(3.93mmol)zn(no3)2·6h2o溶解于8ml去离子水中，称取22.60g(275.3mmol)2-甲基咪唑溶解于80ml去离子水中，搅拌条件下将硝酸锌溶液倒入2-甲基咪唑溶液中，搅拌反应5min，再以10000rmp的转速离心20min，用无水乙醇洗涤2-3次，于60℃真空干燥24h得到zif-8备用。

合成复合吸附剂：将155mgalcl3·6h2o溶解于15ml甲醇中，于40℃在搅拌的条件下加入100mgzif-8，反应30min，再以6000rmp的转速离心10min，然后于50℃真空干燥12h得到用于吸附氟离子的alcl3改性zif-8复合吸附剂，标记为zif-8(alcl3)。

表征

图1为zif-8、alcl3和zif-8(alcl3)的xrd谱图。由图可知，与zif-8和alcl3比较，合成的zif-8(alcl3)无明显特征峰。

图2为zif-8和zif-8(alcl3)的红外谱图。由图2可知，zif-8的红外特征吸收峰清晰可见，zif-8(alcl3)与zif-8的红外谱图有显著差异，这表明zif-8(alcl3)成功合成。

表1为zif-8和zif-8(alcl3)的bet分析结果。由表1可见，合成的复合吸附剂zif-8(alcl3)与zif-8相比，比表面积和孔体积显著减少。

表1zif-8和zif-8(alcl3)的bet分析

吸附性能

在100ml锥形瓶中加入氟离子初始浓度分别为20mg/l、30mg/l和40mg/l含氟水样20ml，加入10mg吸附剂，30℃，150rmp条件下振荡吸附不同时间。由图3可见，该吸附剂对氟离子的吸附速率很快，初始氟浓度为40mg/l时，吸附30min时达到平衡吸附量的69.6％。当氟离子初始浓度为20mg/l时，吸附30min时达到平衡吸附量的88.4％。

图4为溶液的初始ph对吸附的影响图。实验条件为：20ml氟离子浓度为20mg/l的溶液，10mg吸附剂，30℃，150rmp条件下振荡吸附24h。由图可知，ph对吸附有显著影响，吸附后溶液的ph也有显著变化。

图5为常见共存离子对吸附的影响图。实验条件为：20ml氟离子浓度为20mg/l的溶液，10mg吸附剂，30℃，150rmp条件下振荡吸附24h，常见共存离子的浓度均为20mg/l。由图5可知，常见共存离子对zif-8(alcl3)的吸附几乎没有影响。

分别用不同地点的矿泉水配制含氟离子的模拟水样，氟离子初始浓度为20mg/l分别取20ml模拟水样加入100ml锥形瓶中，加入10mg吸附剂zif-8(alcl3)，30℃、150rmp振荡24h。表2可知，氟离子吸附率均在93％以上。

表2复合吸附剂zif-8(alcl3)从模拟水样中吸附去除氟离子

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种用于吸附氟离子的AlCl3改性ZIF‑8复合吸附剂的制备方法及其应用，属于含氟废水吸附剂的制备技术领域。本发明的技术方案要点为：将155mg AlCl3·6H2O分散于15mL甲醇中，于40℃在搅拌的条件下加入100mg ZIF‑8，反应30min，再以6000rmp的转速离心10min，然后于50℃真空干燥12h得到用于吸附氟离子的AlCl3改性ZIF‑8复合吸附剂，该复合吸附剂能够用于处理含氟废水。本发明制备工艺简单、反应条件温和且合成周期较短，合成的复合吸附剂吸附量大，吸附速率快，用于处理含氟废水时氟离子去除吸附率达到93%以上。

技术研发人员：王治科;朱韵怡;张柏爽;王全坤;叶存玲;范顺利
受保护的技术使用者：河南师范大学
技术研发日：2018.08.31
技术公布日：2018.12.14