[發(fā)明專利]一種除氟劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011189451.6
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112429825B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 石偉杰;馮春暉;周繼柱;朱希坤;王國瑞;孫松厚;張志平;王洪禹
• 申請（專利權(quán)）人: 神美科技有限公司
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;C02F101/14
• 代理公司: 北京瀛和律師事務(wù)所 11744
• 代理人: 段曉林

本發(fā)明公開了一種除氟劑的制備方法，該方法包括以下步驟：(1)將熱塑性淀粉與去離子水混合并在磁力攪拌器中攪拌過夜得到均勻的溶液，在溶液中加入磷酸化酶常溫下進行催化反應(yīng)30～60min，然后加入液體石蠟進行攪拌至溶液均勻，加入造孔劑并在60～80℃下水浴加熱1～3h，得到產(chǎn)物a；將稀土鹽配制成一定濃度的稀土鹽溶液；(2)將上述得到的產(chǎn)物a與稀土離子溶液混合，然后加入交聯(lián)劑，置于磁力攪拌器上充分反應(yīng)10～16h，反應(yīng)結(jié)束后用定性濾紙過濾，濾餅用超純水清洗，清洗后烘干，研磨成粉末后過100目篩，得到除氟劑，最后置入干燥器中保存?zhèn)溆谩８鶕?jù)本發(fā)明的方法得到的除氟劑具有除氟速度快，除氟效率高、成本低、無污染的特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于除氟材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種除氟劑及其制備方法。

背景技術(shù)

氟是地球表面分布最廣的元素之一，在組成地殼的各種元素中含量居第十六位，占地殼總量的0.077％，為自然界中固有的化學(xué)物質(zhì)；在元素周期表中位于第二周期、第ⅦA族，元素符號為F，原子序數(shù)為9，原子量為19.0，電子構(gòu)型為2S²2P⁵，電負性高達4.0，居所有元素的首位，地球化學(xué)電價為-1，共價半徑為64pm，離子電位為-0.75，Ek值為0.37(-1)?？梢姺且环N電負性極強的非金屬元素，對電子親和能力強，在所有的非金屬元素中其非金屬性最強，化學(xué)性質(zhì)活潑，容易以化合態(tài)形式存在，因此自然界中不存在氟單質(zhì)，大都以無機化合物的狀態(tài)存在。

適量的氟有一定的防治齲齒功效，是體內(nèi)維持骨骼正常發(fā)育必不可少的成分。然而過量的氟攝入會影響人體鈣和磷的吸收，引起氟骨病、氟斑齒等氟中毒癥狀。過多氟攝入也會對神經(jīng)系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和棉衣功能產(chǎn)生不良的影響，造成大腦損傷、老年癡呆等疾病。我國高氟地下水分布廣泛，遍布27個省、市級自治區(qū)，尤其華北、西北地區(qū)最為嚴重。世界衛(wèi)生組織建議飲用水中氟化物的濃度不超過1.5mg/L，我國現(xiàn)行的飲用水標準規(guī)定氟化物不超過1.0mg/L。截至目前，國內(nèi)外對如何處理含氟飲用水進行了大量的科學(xué)研究工作。

常用的去除含氟飲用水中氟離子的方法有：吸附法、離子交換法、沉淀法、膜過濾法、電絮凝法和電滲析法等。

吸附法操作簡便，應(yīng)用最為廣泛。最常用的除氟劑為活性氧化鋁和活性炭。吸附法對含氟飲用水中的氟離子去除率可達到90％以上，且來源廣泛，成本低，因此使用范圍較廣，但也存在如下缺點：①吸附過程高度依賴環(huán)境酸度，通常要求pH范圍為5.0～6.0；②引入的硫酸鹽、磷酸鹽或碳酸鹽與氟離子之間存在競爭關(guān)系，不利于吸附；③吸附容量低、機械強度低且需要預(yù)處理；④使用4～5個月后需要再生，而每次再生都會影響吸附容量；⑤清理含氟爛泥以及再生劑同樣存在問題。

離子交換法是通過利用含四元氨基基團的陰離子交換樹脂與氟離子發(fā)生交換，直到替代完樹脂上所有可替代的位點為止，然后用水回流的方式進行清洗，再用新的氯離子替代氟離子實現(xiàn)樹脂的重復(fù)利用，氟離子替代氯離子的動力是由氟離子的電負性提供的。離子交換法吸附百分比可達到90～95％，且能最大程度地保留原水的色澤和味道。主要缺點包括：①當水體中存在硫酸根、碳酸根、磷酸根或堿性物質(zhì)時，會降低吸附百分比；②重復(fù)利用時會產(chǎn)生富含氟化物的廢棄物，在最終處理前還需進行治理；③使用樹脂成本較高，預(yù)處理需要維持一定的酸度，再生和處理廢棄物也會增加成本；④處理過的水體pH較低且氯離子含量較高。

沉淀法最常用的是投加鈣鹽、鋁鹽、鐵鹽等作為沉淀劑或混凝劑，此法操作簡單、成本低廉，但在沉淀過程中產(chǎn)生大量的污泥帶來了二次污染。電化學(xué)法無需添加化學(xué)藥劑、除氟設(shè)備簡單、可實現(xiàn)自動控制，但耗電量大，且電極電解產(chǎn)生的氧化鋁復(fù)合物在陽極表面容易形成薄膜，導(dǎo)致電極鈍化。膜分離技術(shù)除氟對原水水質(zhì)要求較高，若水質(zhì)差，會導(dǎo)致膜收污染而堵塞，影響使用壽命，此外，膜價格和設(shè)備費用較高。離子交換法對溶液中氟離子的選擇性較差。