一种用于吸附氟离子的FeCl3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fecl3改性zif-8复合吸附剂的制备方法及其应用。

背景技术：

人若摄入过量的氟会中毒，将影响钙、磷的正常代谢，抑制酶的活性，影响内分泌腺的功能。许多水体都检测到氟含量超标，这是造成动植物体内氟含量过高的最主要途径之一。含氟水的去除氟离子的方法包括混凝沉淀法、离子交换法、吸附法等。

zif-8作为金属有机骨架材料之一，具有独特的优势，zif-8及其改性复合材料被广泛用于吸附去除水中的各种污染物，但zif-8对氟离子没有吸附去除能力。因此，对zif-8进行改性以提高其对氟的吸附能力得到了广泛的关注。

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fecl3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fecl3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86.5mgfecl3·6h2o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fecl3改性zif-8复合吸附剂。

本发明所述的用于吸附氟离子的fecl3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达到75％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75％以上。

附图说明

图1为zif-8和zif-8(fecl3)的红外谱图；

图2为zif-8和zif-8(fecl3)的xrd谱图；

图3为zif-8(fecl3)的吸附动力学曲线；

图4为氟离子初始浓度不同时zif-8(fecl3)的吸附效果图；

图5为溶液的初始ph对zif-8(fecl3)吸附的影响图；

图6为常见共存离子对zif-8(fecl3)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(fecl3)

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fecl3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86.5mgfecl3·6h2o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fecl3改性zif-8复合吸附剂，标记为zif-8(fecl3)。

表征

图1为zif-8和zif-8(fecl3)的红外谱图。由图可知，zif-8的红外特征吸收峰清晰可见，zif-8(fecl3)与zif-8的红外谱图有显著差异，这表明zif-8(fecl3)成功合成。

图2为zif-8和zif-8(fecl3)的xrd谱图。由图可知，合成的zif-8(fecl3)无明显特征峰。

表1为zif-8和zif-8(fecl3)的bet分析结果。由表1可见，合成的吸附剂zif-8(fecl3)与zif-8相比，比表面积和孔体积显著减少。

表1zif-8和zif-8(fecl3)的bet分析

吸附性能

图3为zif-8(fecl3)吸附动力学曲线。实验条件：浓度分别为20mg/l、30mg/l、40mg/l的含氟溶液20ml，吸附剂zif-8(fecl3)10mg，30℃，150rmp条件下振荡吸附不同时间。由图可见，该吸附剂吸附速率很快，初始氟浓度为40mg/l时，接触时间30min时达到平衡吸附量的94.6％。

图4为氟离子初始浓度对吸附的影响图。实验条件：浓度分别为10mg/l、20mg/l、30mg/l、40mg/l、50mg/l、60mg/l、80mg/l、100mg/l的含氟溶液20ml，吸附剂zif-8(fecl3)10mg，30℃，150rmp条件下振荡吸附7h。由图可见，随着初始浓度的增加吸附量随之增加，当初始浓度为100mg/l时，zif-8(fecl3)对氟离子的吸附趋于饱和。

图5为溶液ph对吸附的影响图。实验条件：20ml浓度为20mg/l氟溶液中添加10mg吸附剂，在30℃，150rmp条件下振荡吸附7h。由图可知，溶液的ph对吸附影响显著，吸附后溶液的ph也有显著变化，溶液ph为4时，吸附量最大。

图6为常见共存离子对吸附的影响。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7h，常见共存离子的浓度均为20mg/l。由图可知，磷酸根对吸附影响最显著。

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(fecl3)，30℃、150rmp振荡7h。表2可知，氟离子吸附率均在75％以上。

表2zif-8(fecl3)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FeCl3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86.5mg FeCl3·6H2O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FeCl3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75%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：2018.12.21