[發(fā)明專利]一種除氟吸附劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310015854.2
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103071450A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李軼;陳萌萌;邢濤;張文龍;王晴;王大偉
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: B01J20/10
• 分類號: B01J20/10;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于處理工業(yè)廢水中氟離子的環(huán)保吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氟是人體必需的微量元素之一。微量氟由促進(jìn)兒童生長發(fā)育和防齲齒的作用。成人每日氟化物的攝氟量一般為1.0~1.5mg，過量攝入則會危害健康。人體內(nèi)的氟直接來自飲水、食物和空氣。經(jīng)口攝入的氟化物被胃腸吸收，吸收率約為80%~97%。以往對氟毒癥的作用研究多集中在對骨組織的損害。近年來發(fā)現(xiàn)，氟對肝臟、腎臟、心血管系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)等非骨組織均有不同程度的損害作用。因此，我國規(guī)定生活飲用水中的氟化物最高容許濃度為1.0mg/L，適宜濃度為0.5~1.0mg/L。

自然界的氟都是化合態(tài)，主要有：螢石、氟磷灰石、冰晶石等。他們都是重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于煉鋁、磷肥、鋼鐵、有機(jī)合成化工、電子工業(yè)、原子能工業(yè)以及有機(jī)氟高級潤滑油、火箭推進(jìn)劑等工業(yè)生產(chǎn)中。上述工業(yè)生產(chǎn)中都排出大量的含氟廢水，污染環(huán)境。此外，氟污染可以使動植物中毒，影響農(nóng)業(yè)和牧業(yè)生產(chǎn)。按照國家《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996），一級標(biāo)準(zhǔn)中氟離子濃度應(yīng)少于10mg/L。氟污染日益受到人們的關(guān)注，為了避免過量氟對人體健康的危害，必須嚴(yán)格控制氟的排量。

目前國內(nèi)外含氟廢水的處理方法有多種，主要有化學(xué)沉淀法、吸附法、混凝沉降法、電凝聚法、離子交換樹脂法、反滲透法、液膜法、電滲析法等，其中常用的去除高氟廢水中過量氟的方法是吸附法。最普遍的吸附劑是活性氧化鋁和活性碳。前者吸附能力小；后者pH適用范圍小，需調(diào)節(jié)pH值，從而導(dǎo)致處理成本高。

吸附法用于含氟廢水的深度處理具有很好的效果，今后吸附法除氟研究的主要方向是開發(fā)高效新型吸附劑以克服傳統(tǒng)吸附劑飽和吸附容量小的不足。

水泥漿即新鮮混凝土，是一種由水化水泥、骨料、水組成的堿性工業(yè)固體廢棄物。在建筑過程中，由于一些水泥漿不能達(dá)到要求的規(guī)格，為了保證施工質(zhì)量，大約會有1~2%的水泥漿會被廢棄。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服傳統(tǒng)吸附劑飽和吸附容量小的不足，有效降低工業(yè)廢水中的氟離子濃度，本發(fā)明的目的是提供一種除氟吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種除氟吸附劑，它主要由如下原料制成并且各原料之間的重量比為：普通硅酸鹽水泥：水：硫酸鋁為（5：15：3）~（5：15：4）。

所述除氟吸附劑的制備方法，包括以下步驟：

a、按質(zhì)量份數(shù)，將1份普通硅酸鹽水泥與3份水混合并攪拌1h后制得水泥漿；

b、將事先計算好量的硫酸鋁固體加入步驟a得到的水泥漿中得到混合物料，所述混合物料中鈣鋁的摩爾比為2.4~6.4；

c、將步驟b得到的混合物料在恒溫20~30℃水浴中攪拌20~30h后，得到鈣礬石膠狀固體；

d、將步驟c得到的鈣礬石膠狀固體使用孔徑為8.0μm硝酸纖維素濾膜進(jìn)行抽濾，得到濾餅；

e、將步驟d中得到的濾餅在設(shè)定為30~50℃的烘箱中干燥24h至恒重，得到干燥物質(zhì)；

f、將步驟e中得到的干燥物質(zhì)在170~180℃下烘焙10~20h；

g、將步驟f中烘焙后所得固體粉碎研磨，過150目的篩，取用篩下物作為所述吸附劑。

為了提高鈣礬石形成的速率，進(jìn)一步地，步驟b所述加入硫酸鋁后的水泥漿中的鈣鋁摩爾比為2.4。

為了提高鈣礬石形成的速率，進(jìn)一步地，步驟b所述加入硫酸鋁后的水泥漿中的鈣鋁摩爾比為3.2。

為了提高吸附劑對水中氟的吸附量，進(jìn)一步地，步驟f中的熱處理溫度為175℃。

進(jìn)一步地，所述除氟吸附劑在處理工業(yè)廢水中氟離子的應(yīng)用。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：利用廢棄水泥漿為原料制得的該吸附劑的特點是：環(huán)保無害、成本低、制備工藝簡單、氟吸附容量大、除氟率高，并且制備方法簡單，該除氟吸附劑對水中氟的飽和吸附量可高達(dá)49.3mg/g，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它吸附材料。經(jīng)處理后的含氟工業(yè)廢水滿足國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

1、本發(fā)明中使用GBW03205-普通硅酸鹽水泥，其成分分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：