一種基於天然礦物的水處理除氟濾料的製備及再生方法

2023-05-07 13:34:56

專利名稱：一種基於天然礦物的水處理除氟濾料的製備及再生方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理除氟濾料的製備使用和再生技術。
背景技術：
氟作為機體生命活動必需的微量元素，具有多方面的生理作用。但是，如果攝氟量過高，會影響人體的鈣、磷代謝，使人體的物質代謝和生理功能發生紊亂，從而造成氟骨症、 氟斑牙等氟中毒症狀。截至2003年底，全國有氟斑牙患者3877萬人，氟骨症患者284萬人， 有4194萬飲水型地方性氟中毒病區人口需要除氟改水。《全國農村飲水安全工程「十一五」 規劃》指出，「十一五」期間全國要解決1.6億農村人口的飲水安全問題，力爭用十年時間解 決全國農村飲水安全問題。預防地方性氟中毒的根本措施主要有尋找低氟水源和理化法除 氟兩種，當區域內無低氟水源時，必須採用理化法除氟。除氟的方法主要有吸附法、電凝聚法、反滲透法、離子交換法、化學沉澱法和混凝沉降法等。由於吸附法的成本較低，而且除氟效果較好，所以一直是含氟廢水處理的重要方 法。目前最常用的除氟濾料是活性氧化鋁，具有技術成熟、除氟效果好等優點，但由於其制 備過程繁瑣、成本高，因此，在實際水處理中的應用，尤其是經濟欠發達地區的廣泛應用還 存在很大困難。另外，鋁矽酸鹽礦物、沸石等也可加工成除氟濾料，但均需進行改性活化，並 添加造孔劑、粘結劑等，大大增加了製備成本，也限制了其實際應用範圍。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是避免上述現有技術所存在的不足之處，利用鋁土礦 石煅燒脫水生成活性氧化鋁來製備除氟濾料以及除氟濾料的再生方法。本發明的技術方案如下一種基於天然礦物的水處理除氟濾料的製備方法，其特徵在於選擇氧化鋁質量 百分比不小於40 %的鋁土礦礦石為原料，將鋁土礦礦石破碎，篩分取0. 5-2mm的顆粒；顆 粒狀鋁土礦用0. l-5mol/L的鹽酸浸泡24-48小時，然後用自來水浸泡12-24小時並反 復衝洗多次；烘乾後採用梯度控溫煅燒，即先在300°C -400°C下煅燒20-30分鐘，然後在 7000C -800°C下煅燒1-2小時，冷卻到室溫後即得除氟濾料。所述的水處理除氟濾料的再生方法，其特徵在於把製備的除氟濾料裝填在濾柱 內，把含氟水以l_2h的水力停留時間從濾柱中流過，當出水氟質量濃度超過設定標準後再 生，即用用2-4mol/L無機鋁鹽浸泡除氟濾料24-48小時，然後用清水洗滌3_5次即可重複 使用。所述的水處理除氟濾料的再生方法，其特徵在於所述的設定標準為出水氟質量濃 度超過lmg/Lo本發明將顆粒狀鋁土礦用鹽酸進行預處理，可溶解其中的碳酸鈣，並用清水衝洗 溶解性產物，避免碳酸鈣煅燒生成的氧化鈣在除氟過程中使溶液PH值升高，而降低除氟效率。
本發明採用梯度溫控煅燒可使脫水孔隙生成過程分段進行，使煅燒後的鋁土礦孔 隙分布更均勻，比表面積更大、強度更高。本發明有益之處體現在以下幾個方面1、鋁土礦是一種來源很廣的非金屬礦原料，用來製備除氟吸附劑濾料，具有成本 低廉的特點，適合我國廣大落後地區用作改水材料。2、鋁土礦礦石本身具有較高的強度，直接破碎成為0. 5-2mm的顆粒狀，經過預處 理後煅燒得到高強度的顆粒濾料，省卻了用工業活性氧化鋁製備除氟吸附劑造粒的麻煩， 降低了生產成本。3、鋁土礦主要礦物成分是鋁的氫氧化物，包括一水硬鋁石、或/和一水軟鋁石、或 /和三水鋁石。鋁土礦礦石經過350-80(TC高溫煅燒，鋁氫氧化物脫水轉變為Y-Al2O3或/ 和α -Al2O3，由於脫水產生納米孔和納米晶疇結構，煅燒鋁土礦具有很高比表面、高吸附活 性。因此，高溫煅燒鋁土礦可以作為優良的除氟吸附材料。4、用鋁土礦高溫煅燒製備的除氟吸附劑吸附飽和後可通過再生劑進行再生處理， 恢復其除氟能力後多次重複使用。


圖1鋁土礦500°C煅燒後高分辨投射電鏡圖像，顯示三水鋁石片狀晶體由於脫水 形成納米孔和納米晶疇結構。圖2500°C煅燒鋁土礦的X射線衍射圖譜，A代表一水硬鋁石脫水形成的氧化鋁的 衍射峰，P代表鋁土礦中雜質葉臘石的衍射峰。
具體實施例方式基於天然礦物的水處理除氟濾料的製備方法1)選擇氧化鋁質量百分比不小於40%的鋁土礦礦石；2)鋁土礦礦石破碎，篩分取0. 5-2mm的顆粒；3)顆粒狀鋁土礦用0. l-5mol/L的鹽酸浸泡24_48小時，然後用清水浸泡24小時 並衝洗3次，再放入烘箱中在102°C乾燥2小時取出。4)處理過的顆粒狀鋁土礦採用梯度控溫煅燒，即先在300°C下煅燒0. 5小時，然後 在700°C下煅燒1-2小時，冷卻到室溫後即得除氟濾料。5)除氟濾料裝填實驗柱，以氟濃度為8mg/L的模擬地下水作為進水， 進行動態實 驗，出水氟離子濃度超過lmg/L後停止使用，用2mol/L無機鋁鹽浸泡30-36小時，然後用清 水衝洗3次後即可重複使用。
權利要求
一種基於天然礦物的水處理除氟濾料的製備方法，其特徵在於選擇氧化鋁質量百分比不小於40％的鋁土礦礦石為原料，將鋁土礦礦石破碎，篩分取0.5-2mm的顆粒；顆粒狀鋁土礦用0.1-5mol/L的鹽酸浸泡24-48小時，然後用自來水浸泡12-24小時並反覆衝洗多次；烘乾後採用梯度控溫煅燒，即先在300℃-400℃下煅燒20-30分鐘，然後在700℃-800℃下煅燒1-2小時，冷卻到室溫後即得除氟濾料。
2.權利要求1所述的水處理除氟濾料的再生方法，其特徵在於把製備的除氟濾料裝填 在濾柱內，把含氟水以l_2h的水力停留時間從濾柱中流過，當出水氟質量濃度超過設定標 準後再生，即用2-4mol/L無機鋁鹽浸泡除氟濾料24-48小時，然後用清水洗滌3_5次即可 重複使用。
3.權利要求2所述的水處理除氟濾料的再生方法，其特徵在於所述的設定標準為出水 氟質量濃度超過lmg/L。
全文摘要
本發明公開一種基於天然礦物的水處理除氟濾料的製備及再生方法。本發明是以一種天然鋁土礦礦石為原料，經破碎、篩分和鹽酸預處理後再高溫二階段煅燒、冷卻即得除氟濾料。運行失效後可用無機鋁鹽浸泡後重複使用。利用本發明除氟濾料處理後的水完全可以達到生活飲用水中氟含量應低於1.0mg/L的標準，且原材料來源廣泛，製備簡便，成本低，具有較好的應用前景。
文檔編號B01J20/34GK101838042SQ201010046560
公開日2010年9月22日 申請日期2010年1月19日 優先權日2010年1月19日
發明者史亞丹, 王延明, 王超, 胡真虎, 蘇饋足, 袁守軍, 陳天虎 申請人:合肥工業大學