一種介孔花簇狀γ-TiP的制備方法與除氟應用方法
【專利摘要】一種新型介孔花簇狀γ-TiP，它的化學式為Ti(HPO4)2·2H2O。該介孔花簇狀γ-TiP的制備方法主要是：將純度為99％的鈦酸丁酯與純度為99％的酒精按體積比1:150～300共混，再按上述混合液：磷酸鹽緩沖溶液的質(zhì)量比為1:5的比例，將上述混合液滴加到磷酸鹽緩沖溶液中，機械攪拌12～24h，分離、干燥后得到介孔花簇狀γ-TiP。介孔花簇狀γ-TiP材料的除氟應用方法是將上述介孔花簇狀γ-TiP加入含氟水中，控制含氟水的pH值在7，在25℃、180r/min的條件下采用搖床震蕩24h。本發(fā)明制備方法簡單，制備的γ-TiP比表面積大，粒徑均勻，穩(wěn)定性高，吸附氟離子容量為90～110.6mg/g。
【專利說明】—種介孔花簇狀Y-TiP的制備方法與除氟應用方法

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及磷酸肽的制備方法及其除氟應用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化進程的加快和工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，大量城市垃圾、工業(yè)廢水以及大氣沉降物不斷排入水中，使水體中的氟離子含量急劇升高。長期飲用含氟超標的水會導致氟斑牙、骨骼變形、疼痛、甚至癱瘓。因此找到一種合適的材料處理水中的氟元素迫在眉睫。
[0003]磷酸鈦具有像離子交換樹脂一樣的離子交換性能，同時又具有像沸石一樣的選擇吸附和催化性能，是一種良好的吸附材料。有α，β，Y三種晶型，其中Y-TiP層間距離大，所以可以吸附離子范圍較寬。目前主要制備方法是水熱法(Allulli S, Ferragina C, etal.Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry, 1977),是將無定形憐酸欽和 lOmol/LH3PO4在300°C條件下反應48h。但是該制備方法反應溫度高，時間長，制備方法復雜。
[0004]中國發(fā)明專利申請?zhí)?01310646042.8公開了一種磷酸鈦納米材料及其制備方法與應用。將含鈦化合物和含磷化合物于醇類溶劑中攪拌至均勻進行復分解反應，得到磷酸鈦納米材料。反應時間為36?60h.反應溫度為50°C時，所得產(chǎn)物為α和Y TiP組成的混合物。反應時間為84h后，得到Y(jié)相。該方法雖然降低了反應溫度，但是制備時間太長，得到的Y相磷酸鈦純度不高。
[0005]中國發(fā)明專利申請?zhí)?01210550027.9公開了一種花狀微/納米焦磷酸鈦的制備方法。將植酸和鈦源加入到無水乙醇中在180?220°C保溫反應6?12h分離干燥后得到前驅(qū)體，再在680?800°C條件下煅燒I?6h，得到產(chǎn)物為焦磷酸鈦(TiP2O7)。該制備步驟復雜，溫度過高，不利于大規(guī)模生產(chǎn)。
[0006]中國發(fā)明專利申請?zhí)?01310342141.7公開了一種深度凈化水中微量氟的復合材料及制備和凈化方法。該發(fā)明所述的吸附材料是以納米磷酸鈦為無機功能吸附劑，常規(guī)強堿性陰離子交換樹脂為擔體的樹脂基納米磷酸鈦復合材料。該復合材料雖然能使出水重離子降低到生活飲用水控制標準以下，但是吸附量不高。


【發(fā)明內(nèi)容】

:
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種制備方法簡單、純度高、吸附量大的介孔花簇狀Y-TiP的制備方法與除氟應用方法。
[0008]本發(fā)明的介孔花簇狀Y -TiP的化學式為Ti (HPO4) 2.2H20。
[0009]上述介孔花簇狀Y -TiP的制備方法:
[0010]將純度為99%的鈦酸丁酯與純度為99%的酒精按體積比1:150?300共混，再按上述混合液:磷酸鹽緩沖溶液的質(zhì)量比為1:5的比例,將上述混合液緩慢滴加到牛血清蛋白含量為0.lmg/ml的磷酸鹽緩沖溶液中，機械攪拌12?24h，分離、干燥后得到介孔花簇狀Y-TiP。
[0011]上述介孔花簇狀Y-TiP的除氟應用方法:
[0012]按每升含氟水加入上述制備的介孔花簇狀Y_TiP500mg的比例，將上述制備的介孔花簇狀Y -TiP加入濃度為50?90mg/L的含氟水中，控制含氟水的pH值在7，在25°C、180r/min的條件下采用搖床震蕩24h后，測得吸附氟離子容量為90?110.6mg/g。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點:
[0014]1、制備工藝簡單，原料便宜，反應溫度適中，操作簡單。
[0015]2、制備出的Y-TiP粉末粒徑均勻，純度高，比表面積大，生物相容性好，熱和化學穩(wěn)定性高。
[0016]3、吸附量大，能有效除去水中的氟，保護環(huán)境，價格低廉，適合大工業(yè)生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明實施例1制得的介孔花簇狀Y -TiP的SEM圖。
[0018]圖2是本發(fā)明實施例2制得的介孔花簇狀Y -TiP的XRD圖。
[0019]圖3是本發(fā)明實施例3制得的介孔花簇狀Y-TiP的除氟動力學圖。

【具體實施方式】
:
[0020]實施例1
[0021]將15mg牛血清蛋白加入到150ml磷酸鹽緩沖溶液中攪拌均勻，將0.1ml鈦酸丁酯與30ml酒精共混后緩慢滴加到上述磷酸鹽緩沖溶液里，繼續(xù)在室溫下機械攪拌12h，最后離心干燥后得到Ti(HPO4)2.2H20白色粉末即介孔花簇狀Y-TiP。
[0022]將10mg上述介孔花簇狀Y -TiP加入到200ml質(zhì)量濃度為50mg/L的含氟水中，控制氟水的pH值在7，在25°C、180r/min的條件下采用搖床恒溫震蕩24h后，測定溶液中剩余氟離子質(zhì)量濃度為5mg/L。
[0023]如圖1所示，可以看出制備出的Y-TiP的形貌是由片狀組合而成的介孔花簇狀。粒徑大約在8?9μηι。氟離子吸附容量為90mg/g。
[0024]實施例2
[0025]將15mg牛血清蛋白加入到150ml磷酸鹽緩沖溶液中攪拌均勻，將0.2ml鈦酸丁酯與30ml酒精共混后緩慢滴加到上述磷酸鹽緩沖溶液里，繼續(xù)再室溫下攪拌24h，最后離心干燥后得到Ti(HPO4)2.2H20白色粉末即介孔花簇狀Y-TiP。
[0026]將10mg上述介孔花簇狀Y -TiP加入到200ml質(zhì)量濃度為90mg/L的含氟水中，控制氟水的PH值在7，在25°C、180r/min的條件下采用搖床恒溫震蕩24h后，測定溶液中剩余氟離子質(zhì)量濃度為31.95mg/L。
[0027]如圖2所示，可以看出制備出的TiP材料為純凈的Y相。氟離子吸附容量為116.lmg/g。
[0028]實施例3
[0029]將15mg牛血清蛋白加入到150ml磷酸鹽緩沖溶液中攪拌均勻，將0.15ml鈦酸丁酯與30ml酒精共混后緩慢滴加到上述磷酸鹽緩沖溶液里，繼續(xù)再室溫下攪拌20h，最后離心干燥后得到Ti(HPO4)2.2H20白色粉末即介孔花簇狀Y-TiP。
[0030]將10mg介孔花簇狀Y-TiP分別加入200ml質(zhì)量濃度為70mg/L的含氟水中，控制氟水的PH值為7，在25°C、180r/min的條件下采用搖床恒溫震蕩0.1h,0.2h、0.5h、lh、2h、4h、6h、8h、12h、16h、20h、24h后測定溶液中剩余氟離子質(zhì)量濃度為65mg/L、50mg/L、45mg/L、35mg/L、32.5mg/L、30mg/L、27.5mg/L、25mg/L、22.5mg/L、20.5mg/L、19mg/L、18.25mg/L。
[0031]如圖3所示，可以看出制備出的Y-TiP材料最大除氟量為103mg/g，24h時吸附達到飽和。
【權(quán)利要求】
1.一種新型介孔花簇狀Y-TiP，其特征在于:它的的化學式為Ti(HPO4)2.2H20。
2.上述權(quán)利要求1所述的介孔花簇狀Y-TiP的制備方法，其特征在于: 將純度為99%的鈦酸丁酯與純度為99%的酒精按體積比1:150?300共混，再按上述混合液:磷酸鹽緩沖溶液的質(zhì)量比為1:5的比例,將上述混合液緩慢滴加到牛血清蛋白含量為0.lmg/ml的磷酸鹽緩沖溶液中，機械攪拌12?24h，分離、干燥后得到介孔花簇狀Y-TiP。
3.上述權(quán)利要求1所述的介孔花簇狀Y-TiP的除氟應用方法，其特征在于:按每升含氟水加入上述制備的介孔花簇狀Y_TiP500mg的比例，將上述制備的介孔花簇狀Y-TiP加入濃度為50?90mg/L的含氟水中，控制含氟水的pH值在7，在25°C、180r/min的條件下采用搖床震蕩24h后，測得吸附氟離子容量為90?110.6mg/g。
【文檔編號】C02F1/58GK104324684SQ201410502347
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】彭秋明, 張慶瑞, 吳文詩, 鄒國棟 申請人:燕山大學