[發明專利]一種球狀羥基磷灰石除氟材料再生粉及其應用

有效

• 申請號: 201310236164.X
• 申請日: 2013-06-14
• 公開（公告）號: CN103349974A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 劉成;劉澤山
• 申請（專利權）人: 河海大學;江蘇永冠給排水設備有限公司
• 主分類號: B01J20/34
• 分類號: B01J20/34;B01J20/08;C02F1/28;C02F101/14
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于水處理領域，特別涉及一種球狀羥基磷灰石除氟材料再生粉，還涉及應用該再生粉進行連續除氟的方法。

背景技術

攝入飲用水中的過量氟后而導致的氟中毒，是世界范圍內的嚴重問題。中國的地下水氟污染問題突出，高氟水分布面積超過160萬平方公里，涉及供水人口近億人。

現有地下水除氟技術主要包括混凝沉降法、活性氧化鋁吸附法、電滲析法、反滲透法、離子交換法、吸附法、骨炭吸附以及沸石除氟法等，但在實際應用過程中各種技術均存在一定的問題，使其推廣應用存在一定的困難。

羥基磷灰石為近期被用于地下水除氟的一種效果良好的新材料，由于材料本身沒有毒害作用受到廣泛關注。羥基磷灰石的形式包括粉狀料和球形顆粒狀濾料，并在一些實際工程中得到應用。然而，如何充分利用羥基磷灰石的吸附容量成為制約其推廣應用的瓶頸之一。CN201210102971公開了一種地下水除氟裝置及方法，即將粉狀羥基磷灰石、混凝劑混合使用通過兩者形成的絮體構建澄清單元，實現了粉狀羥基磷灰石的回收利用，同時顯著減少了混凝劑的使用量，降低了出水中鋁離子超標的幾率。同時，采用了上向流過濾作為控制出水懸浮物的屏障，從而需要嚴格控制裝置進水的流量以確保出水懸浮物滿足出水水質要求。然而，該方法為降低鋁離子超標的幾率，除氟過程中pH需控制在7.6±0.2左右，而在此pH值范圍并非粉狀羥基磷灰石的最佳除氟pH范圍，造成系統除氟效率較低，成本增高。CN202610049公開了一種地下水除氟裝置，該裝置在除氟過程中采用密閉式上向流過濾的方式，地下水通過進水口進入裝置后，經配水層、球狀羥基磷灰石濾料層去除氟化物、石英砂濾料層過濾、出水層，獲得去除氟化物的水。CN202808519公開了一種新的地下水除氟裝置，包括依次連接的進水單元、澄清單元和球狀羥基磷灰石過濾單元、石英砂過濾單元；使用時，將原水、混凝劑、粉末羥基磷灰石在進水單元的管式混合器中混合后輸入澄清單元，在澄清單元澄清后從頂部進入球狀羥基磷灰石過濾單元過濾，再經石英砂過濾單元過濾，可以取得較好的除氟效果。

然而在上述方法中，存在一個最大的問題是羥基磷灰石使用飽和后的再生問題，現有方法中多通過對球狀羥基磷灰石加熱等方式進行再生，其基本原理是將羥基磷灰石的除氟容量充分利用，并非真正的再生。此外，再生過程中還存在再生裝置復雜、再生成本高等問題，在一定程度上阻礙了羥基磷灰石在實際工程中的推廣應用。針對目前以羥基磷灰石位基本材料的除氟技術所處的研究階段，迫切需要一種新型的不用再生的除氟方法及再生藥劑。

發明內容

發明目的：為了克服現有除氟設備及方法再生成本高的缺陷，本發明的第一目的是提供一種球狀羥基磷灰石除氟材料再生粉。

本發明的第二目的是提供上述再生粉的應用，具體而言，即利用該再生粉對球狀羥基磷灰石進行即時再生、連續運行的除氟方法

技術方案：本發明提供的一種球狀羥基磷灰石除氟材料再生粉，包括天然顆粒物和無機鋁鹽。

作為優選，所述無機鋁鹽為硫酸鋁和聚合氯化鋁中的一種或兩種的組合。

作為另一種優選，天然顆粒物為高嶺土和粘土中的一種或兩種的組合，天然顆粒物的粒徑為0.01-1μm之間。

作為另一種優選，天然顆粒物和無機鋁鹽的質量比為（10-30）：（70-90）。

本發明還提供了上述再生粉的應用，具體而言，即一種即時再生型地下水除氟方法，包括以下步驟：

（1）將再生粉投入地下水除氟裝置的進水管內，同時將地下水通入進水管內，在地下水的推動下再生粉與地下水在地下水除氟裝置內混合均勻；

（2）混勻再生粉的地下水流入地下水除氟裝置的球狀羥基磷灰石濾料層內，再生粉中的鋁離子被吸附至球狀羥基磷灰石和/或天然顆粒物上并發生水解反應形成對氟離子具有較強吸附能力的水合氫氧化物，水合氫氧化物進一步吸附鋁離子并水解形成的新的水合氫氧化物，最終形成連接于球狀羥基磷灰石和/或天然顆粒物上的水合氫氧化物長鏈絮體結構，地下水中的氟離子被水合氫氧化物長鏈絮體結構吸附；

（3）球狀羥基磷灰石濾料層內出水進入石英砂濾料層內，連接于天然顆粒物上的水合氫氧化物長鏈絮體結構在石英砂濾料層內被吸附并從地下水中去除。

其中，步驟（1）中，每升地下水中投加再生粉的量為（60-200）mg。

其中，步驟（2）中，球狀羥基磷灰石濾料層的厚度在2.0m以上，球狀羥基磷灰石濾料層中球狀羥基磷灰石的粒徑為0.5-1.5mm；采用上向流過濾方式，地下水流速在6m/h以下。