[发明专利]一种钙铝镧基复合除氟材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸附材料的制备方法，特别是钙铝镧基复合除氟材料的制备方法。

背景技术

氟是人体必需的微量元素之一，适量的氟能增强骨骼的坚固性，有一定的防治龋齿功效。但是摄入过多的氟又会损害人体健康，引发氟斑牙和氟骨症，严重的可引起人体腰酸腿疼、关节僵硬、驼背甚至截瘫，还可引起甲状腺功能失调、肾功能障碍等。高氟地下水在我国分布范围很广，遍及27个省、市和自治区，全国约有7000万人饮用含氟量超标的地下水，其中西北、华北饮用高氟水的人口较多，危害严重。氟污染的来源除天然地质条件外，使用含氟原材料的工业也会造成地表水和地下水的氟污染。例如：含氟矿石开采、金属冶炼、铝加工、焦炭、玻璃、电子、电镀、化肥、农药等行业排放的废水中常含有高浓度的氟化物，造成环境污染。国际上对于饮用水中的氟含量有严格要求，世界卫生组织(WHO)建议的饮用水标准中，氟化物的浓度为不超过1.5mg/L。我国在《生活饮用水卫生标准》(GB5949-2006)中明确规定：饮用水中氟化物含量标准为不高于1.0mg/L。工业废水中氟离子最高允许排放浓度为10mg/L。

传统除氟的方法主要包括化学沉淀、吸附、离子交换、电渗析和反渗透等，其中，吸附工艺因为具有低廉高效和易于操作的优点而得到广泛应用。吸附法中吸附剂除氟效果的高低是制约吸附法发展和应用的关键因素之一。目前，活性氧化铝是国内外应用最多的吸附剂。但其存在除氟效率低，工艺复杂，再生次数少且成本高等弊端，影响了其除氟效果和实际应用价值。另外，在吸附的过程中铝离子容易析出造成二次污染，进一步限制了它的发展和应用。因此，用于替代活性氧化铝的新型吸附剂的研究开发受到国际上的高度关注。当今除氟研究的趋势是除了对活性氧化铝、骨炭等常规材料进行改进研究外，更注重研制、筛选除氟效果好，应用范围广和性能稳定的除氟材料。

近年来，一些研究表明，镧、铈等稀土金属氧化物或水合氧化物具有高的吸附阴离子的能力。Choon-Ki Na，Hyun-Ju Park在“Defluoridation from aqueous solution by lanthanum hydroxide”(Journal of Hazardous Materials，183(2010)512-520)一文中，研究了La(OH)₃为除氟材料的除氟效果，对氟的吸附试验表明，当pHeq≤7.5时，最大吸附容量可达242.2mg/g，但是单一的使用稀土元素成本较高，不适合大规模应用。

发明内容

本发明的目的在于，针对传统的除氟吸附剂存在的吸附容量较小，制备工艺复杂，制备成本高的问题，提供一种钙铝镧基复合除氟材料的制备方法。本发明制备出的钙铝镧基复合除氟材料对氟的吸附容量高，适于在pH为6.5～7.5的条件下进行吸附除氟。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种钙铝镧基复合除氟材料的制备方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)按钙离子、铝离子和镧离子的摩尔比为1～4∶4∶0.5～2，称取可溶性的二价钙盐、三价铝盐以及三价镧盐，70℃恒温搅拌下溶解于去离子水中，配成溶液中铝离子浓度为0.2mol/L的溶液；

2)在70℃恒温搅拌情况下，用3mol/L的氢氧化钠溶液调节上述溶液pH为8.0～9.0，之后继续搅拌2h，得到浆料；

3)将上述浆料离心洗涤至上清液pH＝7.0±0.2(即6.8～7.2)，得到离心水洗后的产物；

4)将离心水洗后的产物在70～80℃下干燥至恒重，然后于研钵中磨细，得到钙铝镧基复合除氟材料。

所述可溶性的二价钙盐为硝酸钙或氯化钙。

所述三价铝盐为硫酸铝、硝酸铝或氯化铝。

所述三价镧盐为硝酸镧。

本发明的有益效果是：

1)该制备方法制得的钙铝镧基复合除氟材料以铝盐、钙盐、镧盐为原料，与单纯的以稀土为原料制得的吸附剂相比，节约了制备成本，且制备出的吸附剂仍具有较高的吸附容量。在反应pH为6.5～7.5的条件下，对水溶液中的氟离子的吸附量最高可达208mg/g；应用范围广，可用于饮用水的除氟，也可用于高浓度工业废水的除氟。

2)该制备方法工艺简单，反应设备简易且便于操作，反应温度较低，生产周期短。

3)该制备方法制得的钙铝镧基复合除氟材料，水中除氟效果稳定，吸附容量大，适于在pH为6.5～7.5的条件下进行吸附除氟，与传统的除氟吸附剂相比，反应时无需调节溶液的pH，进一步节约了成本。可用于地下水除氟，也可用于工业废水除氟。

附图说明