Page 162 - 《精细化工》2020年第1期

·148· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

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吸附法除氟由于处理工艺简单、除氟效果稳定 0.5 mol/L 的 Mg 溶液与 0.1 mol/L 的 La 溶液，按照
[9]
而备受青睐 。国内较广泛地采用成本低廉、效果 一定比例混合。室温下，用蠕动泵将 1 mol/L 的 NaOH
良好、选择性佳的活性氧化铝法吸附去除水中的 溶液缓慢加入到镁/镧离子混合溶液中，调节 pH=10
氟 [10-12] 。采用此法除氟后，水体中将残留最高超过 后，继续搅拌使反应充分进行。在室温下放置 24 h，
世界健康组织标准近 30 倍的铝盐 [13] ，而铝离子被认 过滤、干燥、焙烧、研磨，得到粉末状氧化镁基稀
为存在阿茨海默症致病风险 [14-15] ，对人体的危害不 土复合脱氟剂。
容小觑。镁是中国储量最丰富的矿产资源之一，镁 1.2.2 氧化镁基稀土复合脱氟剂的成型方法
储量居世界首位 [16] 。研究表明，镁具有良好的氟离 PVA 为粘合剂的成型方法：在 80~90 ℃下，将
–
子亲和力 [17] ，而镧的水合氧化物与 F 可发生强烈的 聚乙烯醇（PVA）在去离子水中溶解、搅拌得到均
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络合作用，有助于 F 的吸附 [18-19] 。已有的载镧镁改 匀稳定的 PVA 溶液备用。按照比例将 1.2.1 中制备
性活性氧化铝除氟的相关研究展现出了镁镧氧化复 好的粉末复合材料加入 PVA 溶液中，搅拌均匀后用
合物优良的除氟效果 [20] 。 催化成型机挤条成型（直径 1.5 mm）。在硼酸溶液
本文以硝酸镁和硝酸镧为主要原料，以共沉淀 中交联 24 h 后，用去离子水洗涤 2~3 次。在 65 ℃
法制备出以少量稀土元素镧复合的氧化镁基脱氟 下烘干并截成 0.5 cm 左右的颗粒，即得到颗粒状
剂，并进一步以聚乙烯醇和聚偏氟乙烯为粘合剂， PVA 氧化镁基稀土复合脱氟剂。
对制备的粉末脱氟剂进行挤出造粒成型，获得一种 PVDF 为粘合剂的成型方法：在 65 ℃下，将聚
不含铝元素的新型复合脱氟产品。该产品具有良好 偏氟乙烯（PVDF）在 N,N-二甲基乙酰胺溶液中溶
的吸附性能，较强的机械强度，且易回收。在有效 解、搅拌得到均匀稳定的 PVDF 溶液备用。按照比
减少金属离子在水溶液中的溶出，避免了铝离子对 例将 1.2.1 中制备好的粉末复合材料加入 PVDF 溶液
人体可能的安全隐患的同时，依然保有远高于传统 中，搅拌均匀后用催化成型机挤条成型（直径
氧化铝吸附剂的除氟性能和较低的成本，提高了脱 1.0 mm）。在去离子水中交换溶剂 24 h 后，用去离
氟剂在吸附领域的应用价值。 子水洗涤 2~3 次。在 65 ℃下烘干并截成 0.5 cm 左
右的颗粒，即得到颗粒状 PVDF 氧化镁基稀土复合
1 实验部分
脱氟剂。
1.1 试剂与仪器 1.2.3 氟离子分析测定方法
溴化钾，色谱纯，国药集团化学试剂有限公司； 采用氟离子选择性电极检测氟离子的质量分
N,N-二甲基乙酰胺、聚四氟乙烯（PVDF）、聚乙烯 数。在 250 mL 锥形瓶中称取 0.10 g 氧化镁基稀土
醇（PVA）、氟化钠、六水硝酸镁、六水硝酸镧、氢 复合材料，加入 100 mL 质量浓度为 80 mg/L、pH
氧化钠、冰醋酸、柠檬酸钠、氯化钠、硝酸钠、无水 为 7 的氟离子水溶液。在恒温振荡器中以 25 ℃振
碳酸钠、硫酸钠、硝酸、硼酸，AR，国药集团化学试 荡吸附 24 h 后，用氟离子选择电极法测定锥形瓶中
剂有限公司；氟标准溶液、镁标准溶液、镧标准溶液， 剩余氟离子浓度，并依照下式计算平衡吸附量（q）
光谱纯，国家有色金属及电子材料分析测试中心。 和去除率（E）：
PF-1-01 氟离子电极，上海标卓科学仪器有限公 q  V ( 0  t ) 
司；pHS-3C 酸度计，上海伟业电器有限公司；79-1 m
(   )
磁力加热搅拌器，江苏中大仪器厂；101-2AB 电热 E / %  0 t  100
鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；电子天  0
式中：q 为时间 t 内单位质量的脱氟剂对氟离子吸附
平，上海精密仪器科学有限公司；马弗炉，山东省
量，mg/g；E 为脱氟剂对溶液中氟离子的去除率，
龙口市电炉总厂；SHB-ⅢA 真空泵，郑州长城科工
%；ρ 0 为待吸附溶液的初始氟离子质量浓度，mg/L；
贸有限公司；SHA-C 恒温水浴振荡器，常州国华电
ρ t 为时间 t 对应溶液中的氟离子质量浓度，mg/L；V
器有限公司；TBL-2 催化成型机，天津允公同创科
为待吸附溶液的体积，L；m 为脱氟剂用量，g。
技有限公司；D8 Advance X 射线衍射仪，德国布鲁
克公司；Nano3D 蠕动泵，美国维易科精密仪器有限 2 结果与讨论
公司；380 傅里叶变换红外光谱仪，Thermo Nicolet
公司；S-4800 扫描电镜，日本日立高新技术公司。 2.1 复合脱氟剂的离子配比及焙烧温度
1.2 方法 不同金属离子的物质的量比及焙烧温度对氧化
1.2.1 氧化镁基稀土复合脱氟剂的制备方法 镁基稀土复合吸附材料的吸附效果有一定的影响。
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以 Mg(NO 3 ) 2 ·6H 2 O 和 La(NO 3 ) 3 ·6H 2 O 分别配制 在复合脱氟剂的制备中，调整 n(Mg )∶n(La )=0∶