[發明專利]一種碳摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產方法

有效

• 申請號: 201611178081.X
• 申請日: 2016-12-19
• 公開（公告）號: CN106745628B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發明（設計）人: 馮莉;劉澤山
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C02F1/58
• 分類號: C02F1/58
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

一種碳摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產方法，包括：采用工業級的硝酸鈣、磷酸、氨水和碳酸氫銨為原料；合成碳摻雜羥基磷灰石濾料，其中氨水起到調控反應體系pH值的作用，以保證產品的純度和除氟容量；碳酸氫銨摻雜量極少，由于CO₃^2?的摻雜會導致羥基磷灰石的晶格發生畸變，表面的空位濃度相應增大，結構變得疏松，表面化學活性也相應的增強，從而提高其除氟能力，濾料的總體除氟容量比單一的羥基磷灰石除氟濾料提高3?4倍,比活性氧化鋁除氟濾料至少提高7倍以上。其方法簡單，除氟效果長期穩定，生產效率更高。

技術領域

本發明涉及一種除氟濾料的生產方法，尤其是一種適用于除氟濾料的碳摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產方法。

背景技術

飲用高氟水造成的氟中毒是涉及世界范圍的地方病，輕者引起氟斑牙，重者會引起氟骨癥。世界衛生組織規定飲用水中氟的含量不超過1.5mg/L。由于高氟水主要分布在環境惡劣、地形復雜、缺水少電、交通不便、經濟落后、收入不高的農村、牧區，因此吸附法是目前國內外最常用的飲用水除氟方法。吸附法的關鍵之處就是要選取適宜的吸附劑。

目前國內外吸附劑品種較多，如沸石、粘土、活性炭、活性氧化鋁和骨炭等，但考慮到環境污染、再生方法的難易、成本和除氟容量，許多吸附劑并未得到實際應用。

羥基磷灰石(簡稱HAP)是一種新型除氟濾料，粉體材料具有合成方便，除氟率高等優點，且其結構中的鈣離子易被其他離子，尤其是二價重金屬離子替換，加之隨著經濟的發展人們越來越意識到環境保護的重要性，所以近年來對羥基磷灰石的吸附性能研究較多。如發明專利號為ZL201010264616.1公開了一種飲用水除氟濾料的生產方法,這種除氟濾料為多孔球形羥基磷灰石；發明專利號為ZL201110311033.4公開了凹凸棒土負載羥基磷灰石復合除氟濾球的生產方法；發明專利號為ZL201410742909.4公開了一種鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產方法。上述專利文獻中均以羥基磷灰石為主體，逐步對其進行改性以達到深度除氟的目的，但是材料的成本仍然相對較高，除氟容量需要進一步提高。而提高除氟容量，降低成本，提高應用的安全性是除氟劑改性的永恒主題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服現有技術中的不足之處，提出一種碳摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產方法。

技術方案：本發明的碳摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產方法，

包括如下步驟：

(1)采用工業級的硝酸鈣、磷酸、氨水和碳酸氫銨為原料；

(2)按照碳酸氫銨和磷酸的碳磷摩爾比確定碳酸氫銨和磷酸的投加質量；

(3)按照硝酸鈣摩爾數與碳酸氫銨和磷酸的摩爾數之和的比例確定硝酸鈣的投加量；；

(4)將確定投加質量的碳酸氫銨和硝酸鈣用水調成糊狀，把糊狀碳酸氫銨和硝酸鈣混合液加入反應釜中，邊加入邊攪拌至均勻；

(5)按照磷酸與水的體積比為1：3，配制磷酸溶液；

(6)將配置成的磷酸溶液滴加到反應釜中，滴加速度為200L/h；

(7)在磷酸滴加的過程中，同時向反應釜中逐滴加入氨水調整反應體系的pH值；

(8)待磷酸滴加完之后，繼續常溫下攪拌；

(9)反應結束后，取出產物,進行脫水、洗滌、干燥、粉碎,得到碳摻雜羥基磷灰石除氟濾料。

所述碳酸氫銨和磷酸的碳磷摩爾比為0.02-0.1。

所述硝酸鈣摩爾數與碳酸氫銨和磷酸的摩爾數之和為1.2～1.5。

所述反應體系的pH值實時保持在9-11的范圍。