一種鈰鐵復(fù)合除氟材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水凈化及新材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有良好吸附性能的鈰鐵復(fù)合除氟材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氟元素是人體維持正常生理活動所必需的微量元素之一，但攝入過量的氟元素會導(dǎo)致骨質(zhì)疏松，關(guān)節(jié)炎，脆性骨頭，癌癥等疾病，故已被世界衛(wèi)生組織列為除砷、硝酸鹽之外的第三大被人體大量吸收的污染物質(zhì)。目前世界上有29個國家不同程度的遭受飲用水含氟超標(biāo)的困擾，尤其在我國，有超過5000萬人口正在飲用高氟水，因此，除氟技術(shù)的研宄一直是一項熱門的課題。
[0003]常見的除氟工藝主要有混凝沉淀法、電凝聚法、離子交換法、吸附法以及膜處理法等，其中吸附法因其具有操作簡單，成本較低，吸附的高選擇性和高效性以及吸附劑的廣泛性等特點而成為應(yīng)用最廣泛的方法之一。其中稀土元素化合物作為吸附劑的相關(guān)研宄始于1957年，Hayek等首先研宄了 La2O3.ηΗ20對一些陰離子的吸附性，在隨后的研宄中表明，稀土元素化合物應(yīng)用于水體除氟過程中，具有吸附容量大、適用PH值范圍寬等優(yōu)點。
[0004]鈰作為稀土元素在地殼中資源量最大，豐度最高的一種元素，已被研宄應(yīng)用于水中某些有毒有害離子的去除，且吸附性能良好。鐵類氧化物因其價格低廉，制備簡單的優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于各種水處理，但其對氟離子的吸附并不顯著。本發(fā)明結(jié)合上述兩種元素的優(yōu)勢，采用共沉淀法制備鈰鐵復(fù)合除氟材料，目前有關(guān)共沉淀法制備鈰鐵復(fù)合除氟材料的研宄尚未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種鈰鐵復(fù)合除氟材料及其制備方法。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為:
[0007]一種鈰鐵復(fù)合除氟材料，其特征在于:所述鈰鐵復(fù)合除氟材料是以Ce(NO3)3.6H20和Fe(NO3)3.9H20為原料，采用氫氧化鈉共沉淀的方法制備得到。
[0008]按上述方案，所述鈰鐵復(fù)合除氟材料的鈰元素與鐵元素的摩爾比為1:3?3:1。
[0009]一種鈰鐵復(fù)合除氟材料的制備方法，包括如下步驟:
[0010](I)稱取一定量的Ce(NO3)3.6H20和Fe(NO3)3.9H20，在室溫下分別用去離子水配成六水合硝酸鈰溶液和九水合硝酸鐵溶液，待用；
[0011](2)在室溫下，按鈰元素和鐵元素的摩爾比為1:3?3:1的比例混合以上溶液，然后一邊攪拌一邊緩慢滴加氫氧化鈉溶液至溶液的pH值為8.5?11，繼續(xù)攪拌30min ；
[0012](3)將上述反應(yīng)所得溶液離心，用去離子水洗滌后，干燥至恒重，自然冷卻后直接碾磨，得到鈰鐵復(fù)合除氟材料。
[0013]按上述方案，所述六水合硝酸鈰溶液和九水合硝酸鐵溶液的濃度均為0.lmol/Lo
[0014]按上述方案，所述干燥的溫度為343K。本發(fā)明所制備的鈰鐵復(fù)合除氟材料的吸附性能評估試驗:量取10mL含氟溶液于250mL錐形瓶中，調(diào)整溶液的pH值，然后加入0.05g吸附劑(鈰鐵復(fù)合除氟材料)后，將錐形瓶放入恒溫振蕩器中振蕩，設(shè)置溫度303K，振蕩速度180rpm。在吸附平衡后取樣(實驗證明該吸附劑的吸附平衡時間為40min左右)，將懸濁液離心分離，取1mL上清液，按照GB-T7484-1987中規(guī)定的步驟測定上清液E值，根據(jù)測定的標(biāo)準(zhǔn)曲線計算即可得到F—濃度，從而計算鈰鐵復(fù)合除氟材料的F—吸附量。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:鈰鐵復(fù)合除氟材料的制備原料為廉價易得的Fe (NO3) 3.9H20、Ce (NO3) 3.6H20、Na0H等，制備方法為共沉淀法，該方法操作簡單、經(jīng)濟安全，無需高溫焙燒，制得的鈰鐵復(fù)合除氟材料吸附容量大，吸附速度快，對氟離子的選擇性強，且在較寬的PH范圍(3-10)內(nèi)對氟離子有很好的吸附效果，可有效解決傳統(tǒng)的氟離子吸附劑普遍存在的吸附容量小，PH適應(yīng)范圍窄等問題。
【附圖說明】
[0016]圖1為不同鈰鐵元素摩爾比條件下所制備的鈰鐵復(fù)合材料的除氟性能比較圖。
[0017]圖2為鈰鐵復(fù)合除氟材料在不同pH值條件下的除氟效果。
【具體實施方式】
[0018]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0019]實施例1
[0020]一種鈰鐵復(fù)合除氟材料，其制備方法包括以下步驟:
[0021](I)稱取一定量的Ce(NO3)3.6H20和Fe(NO3)3.9H20，在室溫下分別用去離子水配成0.lmol/L六水合硝酸鈰溶液和0.lmol/L九水合硝酸鐵溶液，待用；
[0022](2)在室溫下，分別量取10mL六水合硝酸鐘溶液和300mL九水合硝酸鐵溶液，倒入燒杯中攪拌，同時緩慢滴加氫氧化鈉溶液至溶液PH值為10，繼續(xù)攪拌30min ；
[0023](3)將上述反應(yīng)所得溶液進行離心、水洗后，在343K溫度下干燥至恒重，自然冷卻后直接碾磨，即得到鈰鐵復(fù)合除氟材料。
[0024]該實施例得到的鈰鐵復(fù)合除氟材料在除氟效果實驗中，投加量為0.5g/L，含氟溶液中，初始氟離子濃度分別為10mg/L、20mg/L、50mg/L、80mg/L、100mg/L、200mg/L，設(shè)置恒溫振蕩器溫度為303K，振蕩速度為180rpm，反應(yīng)40min左右分別測定其吸附后的溶液中殘留的氟離子濃度，得到該實施例合成的鈰鐵復(fù)合除氟材料對氟離子的飽和吸附容量為36.54mg/g，高于常見吸附劑的吸附容量(斜發(fā)沸石:3?10mg/g ;活性氧化銷:2.41mg/g ；質(zhì)子化殼聚糖:7.32mg/g ;鐵負載樹脂:1.70mg/g ;高猛酸鉀改性活性炭:15.9mg/g)，說明此方法制備的鈰鐵復(fù)合除氟材料具有良好的除氟性能。
[0025]實施例2
[0026]一種鈰鐵復(fù)合除氟材料，其制備方法包括以下步驟:
[0027](I)稱取一定量的Ce (NO3) 3.6H20和Fe (NO3) 3.9H20，在室溫下分別用去離子水配成0.lmol/L六水合硝酸鈰溶液和0.lmol/L九水合硝酸鐵溶液待用；
[0028](2)在室溫下，分別量取200mL六水合硝酸鐘溶液和200mL九水合硝酸鐵溶液，倒入燒杯中攪拌，同時緩慢滴加氫氧化鈉溶液至溶液PH值為10，繼續(xù)攪拌30min ；
[0029](3)將上述反應(yīng)所得溶液進行離心、水洗后，在343K溫度下干燥至恒重，自然冷卻后直接碾磨，即得到鈰鐵復(fù)合除氟材料。
[0030]該實施例得到的鈰鐵復(fù)合除氟材料在除氟效果實驗中，投加量為0.5g/L，含氟溶液中，初始氟離子濃度分別為10mg/L、20mg/L、50mg/L、80mg/L、100mg/L、200mg/L，設(shè)置恒溫振蕩器溫度為303K，振蕩速度為180rpm，反應(yīng)40min左右分別測定其吸附后溶液中的氟離子濃度，得到該實例合成的鈰鐵復(fù)合除氟材料對氟離子的飽和吸附容量為41.44mg/g，高于常見吸附劑的吸附容量(斜發(fā)沸石:3?10mg/g ;活性氧化鋁:2.41mg/g ;質(zhì)子化殼聚糖:7.32mg/g ;鐵負載樹脂:1.70mg/g ;高猛酸鉀改性活性炭:15.9mg/g)，說明此方法制備的鐘鐵復(fù)合除氟材料具有良