一种二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料的制备方法与流程

文档序号：19531198发布日期：2019-12-27 15:24阅读：884来源：国知局

本发明属于吸附材料技术领域，具体涉及一种二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料的制备方法。

背景技术：

近年来，我国的染料产量稳居世界第一位。染料在生产加工过程中，约有10％～20％的染料随废水排出，这些染料废水已成为水体的主要污染源之一。因此染料废水的治理是近年来化工环保行业关注的焦点，对于染料废水的治理刻不容缓。染料废水具有有机污染物含量高，水质变化剧烈，染料品种繁多而且酸碱度变化大等特点。各种各样的合成染料，如偶氮染料，聚合物染料，蒽醌染料，三苯基甲烷染料和杂环染料都被用于纺织染色工艺。合成染料能阻碍阳光照射到水中，导致水体富营养化和动植物死亡，工业染料废水连续排放到自然河流会造成严重的环境问题。因此合成染料被认为是水，土壤和人类生命中有毒有害化合物之一。

由于印染行业排放出的大量废水会对生态环境和人类健康带来严重威胁，印染废水的处理一直是国内外研究的热点。物理吸附法因其去除率高、费用低、染料脱色率高和后续处理方便等优点而广泛应用于染料废水的处理中。常用的吸附剂有活性炭、分子筛、吸附树脂和其他一些吸附材料。综上所述，目前的二氧化锆材料或者三氧化二铝材料存在吸附容量和吸附效率较低的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料的制备方法，解决了目前二氧化锆材料或者三氧化二铝材料存在吸附容量和吸附效率较低的问题。

本发明所采用的技术方案是，

一种二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1：获取二氧化锆溶胶，该步骤具体包括：

步骤11：配置硝酸锆的草酸溶液：

其中，草酸溶液中硝酸锆和草酸的摩尔比为1.5～4.5：1；

步骤12：将草酸溶液加入到五水硝酸锆溶液中后，加热搅拌得到均向溶液；

步骤13：向均相溶液中滴加丙三醇，搅拌回流并冷却后得到二氧化锆溶胶；

步骤2：获取三氧化二铝溶胶，该步骤具体包括：

步骤21将纯水加热，加入与纯水的摩尔比为1：80～1：160的异丙醇铝后得到异丙醇的水溶液；

步骤22：向异丙醇的水溶液中加入浓度为1.0～4.0mol/l的硝酸溶液，搅拌回流后得到三氧化二铝溶胶；

步骤3：获取二氧化锆/三氧化二铝复合吸附溶胶，该步骤具体包括：

步骤31：将步骤13获得的所述三氧化二铝溶胶加入无水乙醇中，得到混合液；

步骤32：将步骤23获得的二氧化锆溶胶与三氧化二铝按照摩尔比为1:0.05～1:2的量滴加到混合液中，得到二氧化锆/三氧化二铝复合吸附溶胶；

步骤4：将二氧化锆/三氧化二铝复合吸附溶胶经过真空干燥、焙烧和冷却后研磨成粉体，得到二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料。

本发明的特点还在于；

在步骤3中，二氧化锆/三氧化二铝复合吸附溶胶中二氧化锆溶胶和三氧化二铝溶胶按照如下质量百分数混合而成：

二氧化锆：66.7％～33.3％；三氧化二铝：33.3％～66.7％。

在步骤1中，草酸溶液的浓度为0.15～0.2mol/l，五水硝酸锆溶液的浓度为0.55～0.6mol/l，加入的丙三醇的量为均相溶液体积分数的30％～40％。

在步骤1中，加热搅拌包括快速搅拌并加热至50～70℃，搅拌速率为12～17r/s；搅拌回流的时间控制为2～4h。

在步骤2中，用集热式恒温磁力搅拌器加热纯水，用恒压漏斗向异丙醇的水溶液中滴加硝酸溶液，硝酸溶液加入的量控制为：加入硝酸溶液后，溶液中硝酸与水的摩尔比为0.15：1～0.45：1。

在步骤2中，将纯水加热到温度为75～85℃，搅拌回流的温度控制为80～90℃，时间控制为7.0～9.0h。

在步骤3中，将实验进行如下参数控制：将二氧化锆溶胶以0.05～0.15ml/s的滴速加入到混合液中，实验室环境温度下搅拌30～60min，搅拌速率为7～13r/s。

在步骤4中，将实验进行如下参数控制：真空干燥的时间为15～25天，取出后在空气气氛中控制以0.5～5℃/min的速度升温至400～800℃，焙烧1～6小时，以1～10℃/min的速度冷却至实验室环境温度，研磨的粒径为1～20nm。

在步骤4中，取出后的气氛为氮气。

本发明的有益效果是，本发明一种二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料的制备方法，通过采用溶胶-溶胶法得到了二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料，从而提高了现有二氧化锆材料和三氧化二铝材料对如印染废水一类的吸附容量和吸附效率。

附图说明

图1是本发明一种二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料的制备方法中二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料、三氧化二铝材料和二氧化锆材料对染料的吸附容量对比示意图；

图2是是本发明一种二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料的制备方法中二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料、三氧化二铝材料和二氧化锆材料对如染料等的吸附效率对比示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

一种二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料(zro2/al2o3)的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1：获取二氧化锆(zro2)溶胶，该步骤具体包括：

步骤11：配置硝酸锆的草酸溶液：

其中，草酸溶液中硝酸锆和草酸的摩尔比为1.5～4.5：1；

步骤12：将草酸溶液加入到五水硝酸锆溶液中后，加热搅拌得到均向溶液；

步骤13：向均相溶液中滴加丙三醇，搅拌回流并冷却后得到二氧化锆溶胶；

步骤2：获取三氧化二铝(al2o3)溶胶，该步骤具体包括：

步骤21将纯水加热，加入与纯水的摩尔比为1：80～1：160的异丙醇铝后得到异丙醇的水溶液；

步骤22：向异丙醇的水溶液中加入浓度为1.0～4.0mol/l的硝酸溶液，搅拌回流后得到三氧化二铝溶胶；

步骤3：获取二氧化锆/三氧化二铝复合吸附溶胶，该步骤具体包括：

步骤31：将步骤13获得的所述三氧化二铝溶胶加入无水乙醇中，得到混合液；

步骤32：将步骤23获得的二氧化锆溶胶与三氧化二铝按照摩尔比为1:0.05～1:2的量滴加到混合液中，得到二氧化锆/三氧化二铝复合吸附溶胶；

步骤4：将二氧化锆/三氧化二铝复合吸附溶胶经过真空干燥、焙烧和冷却后研磨成粉体，得到二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料。

进一步地，在步骤3中，二氧化锆/三氧化二铝复合吸附溶胶中二氧化锆溶胶和三氧化二铝溶胶按照如下质量百分数混合而成：

二氧化锆：66.7％～33.3％；三氧化二铝：33.3％～66.7％。

进一步地，在步骤1中，草酸溶液的浓度为0.15～0.2mol/l，五水硝酸锆溶液的浓度为0.55～0.6mol/l，加入的丙三醇的量为均相溶液体积分数的30％～40％。

进一步地，在步骤1中，加热搅拌包括快速搅拌并加热至50～70℃，搅拌速率为12～17r/s；搅拌回流的时间控制为2～4h。

进一步地，在步骤2中，用集热式恒温磁力搅拌器加热纯水，用恒压漏斗向异丙醇的水溶液中滴加硝酸溶液，硝酸溶液加入的量控制为：加入硝酸溶液后，溶液中硝酸与水的摩尔比为0.15：1～0.45：1。

进一步地，在步骤2中，将纯水加热到温度为75～85℃，搅拌回流的温度控制为80～90℃，时间控制为7.0～9.0h。

进一步地，在步骤3中，将实验进行如下参数控制：将二氧化锆溶胶以0.05～0.15ml/s的滴速加入到混合液中，实验室环境温度下搅拌30～60min，搅拌速率为7～13r/s。

进一步地，在步骤4中，将实验进行如下参数控制：真空干燥的时间为15～25天，取出后在空气气氛中控制以0.5～5℃/min的速度升温至400～800℃，焙烧1～6小时，以1～10℃/min的速度冷却至实验室环境温度，研磨的粒径为1～20nm。

进一步地，在步骤4中，取出后的气氛为氮气。

利用上述方法步骤1和步骤2分别制备出zro2溶胶、al2o3溶胶，之后对二者分别进行如步骤4中的处理，得到zro2吸附材料、al2o3吸附材料；再利用上述方法制备zro2/al2o3复合吸附材料，将这三种材料对染料的吸附容量进行对比。

如图1所示，是本发明制备的zro2/al2o3复合吸附材料、al2o3材料和zro2材料对染料的吸附容量对比图。al2o3材料和zro2材料的吸附容量分别为2.798mg/g和3.655mg/g，zro2/al2o3复合吸附材料的吸附容量为9.323mg/g，相比之下，本发明制备的zro2/al2o3复合吸附材料的吸附容量分别提高了6.525mg/g和5.668mg/g。

如图2所示，是本发明制备的zro2/al2o3复合吸附材料、al2o3材料和zro2材料对染料的吸附效率对比图。al2o3材料和zro2材料的吸附效率分别为27.98％和36.55％，zro2/al2o3复合吸附材料的吸附效率为93.23％，相比之下，本发明制备的zro2/al2o3复合吸附材料的吸附效率分别提高了65.25％和56.68％。

通过本发明一种二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料的制备方法，所制备的二氧化锆/三氧化二铝复合吸附材料，可以有效提高对如印染废水等的吸附容量和吸附效率。

实施例1