一種高效腐植酸氟離子吸附劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高效腐植酸氟離子吸附劑，其原料按重量份包括：腐植酸35-38份，氯化鐵4-5份，氯化鋁28-32份，氯化錳4-5份，氯化鋯68-72份，氯化鈣7-10份，混合煤粉49-52份，氫氧化鈉溶液55-60份。將氯化鋯、氯化鐵、氯化鋁、氯化錳、氯化鈣依次溶于水中得到鐵鋁錳鋯鈣混合溶液，將腐植酸加入氫氧化鈉溶液得到堿性腐植酸鈉溶液，攪拌堿性腐植酸鈉溶液并加入鐵鋁錳鋯鈣混合溶液，調(diào)整PH值進(jìn)行過濾得到固體混合物；將固體混合物洗滌后，加熱加壓干燥得到腐植酸金屬絡(luò)合物；將混合煤粉與腐植酸金屬絡(luò)合物進(jìn)行攪拌得到高效腐植酸氟離子吸附劑。本發(fā)明原料來源廣泛，制備工藝簡單，吸附容量高，除氟效率高，從而大大降低成本。
【專利說明】一種高效腐植酸氟離子吸附劑

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及氟離子吸附【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種高效腐植酸氟離子吸附劑。

【背景技術(shù)】
[0002] 氟作為一種人體必不可少的微量元素，適量的氟不僅可以保護(hù)牙齒，而且對骨骼 的形成與代謝有重要的作用減少齲齒發(fā)生率，還對神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性傳導(dǎo)、鈣磷代謝、甲狀 腺功能、細(xì)胞酶系統(tǒng)以及生殖過程都有益處。但長期攝入過量的氟會產(chǎn)生各種氟中毒癥狀， 可能導(dǎo)致氟斑牙、氟骨癥、肌肉纖維退化，甚至骨癌。因此，嚴(yán)格控制氟的攝入量對人體健康 具有重要意義。
[0003] 目前，高氟水凈化方法主要有吸附法、沉淀法、膜分離法、電凝聚法、離子交換法 等，吸附法具有操作簡單、成本低廉、方便易得等優(yōu)點(diǎn)，使得吸附法適用于分散高氟水源中 氟的去除，在眾多的飲用水除氟方法中最為經(jīng)濟(jì)有效。但傳統(tǒng)的吸附劑如活性氧化鋁等存 在吸附容量低等問題，影響實(shí)際應(yīng)用。
[0004] 腐植酸是自然界廣泛存在的有機(jī)高分子物質(zhì)，它具有膠體的性質(zhì)和疏松的"海綿 狀"結(jié)構(gòu)，使其產(chǎn)生巨大的表面積和表面能。腐植酸分子中含有羥基、羧基等活性基團(tuán)，可與 水中金屬離子發(fā)生離子交換、絡(luò)合反應(yīng)及表面吸附作用，也與電負(fù)性較強(qiáng)的物質(zhì)發(fā)生氫鍵 吸附作用。此外，在pH降低或外加電解質(zhì)條件下腐植酸易產(chǎn)生膠凝。通過上述作用，可使 腐植酸與加入的金屬離子復(fù)合，所形成的復(fù)合物將賦予腐植酸新的功能，從而可以根據(jù)不 同需要制備成各種有特殊功能的復(fù)合材料。因此，將與氟具有親和力的金屬化合物與腐植 酸復(fù)合，制備成一種新型吸附材料，可體現(xiàn)出來源廣、價(jià)格低廉、選擇性高、除氟效率高等優(yōu) 點(diǎn)，開發(fā)這類新型除氟吸附材料具有較大實(shí)用價(jià)值。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 基本【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高效腐植酸氟離子吸附劑，原 料來源廣泛，制備工藝簡單，吸附容量高，除氟效率高，從而大大降低成本。
[0006] 本發(fā)明提出的一種高效腐植酸氟離子吸附劑，其原料按重量份包括：腐植酸 35-38份，氯化鐵4-5份，氯化鋁28-32份，氯化錳4-5份，氯化鋯68-72份，氯化鈣7-10份， 混合煤粉49-52份，1. 2-1. 5mol/L的氫氧化鈉溶液55-60份；其中，混合煤粉按照如下工藝 進(jìn)行制備：將12-15份煤粉加入42-48份8. 5-8. 8mol/L的鹽酸溶液中，將溫度升至83-86°C 并以130-150rpm的攪拌速度攪拌1. 5-1. 8h，接著將溫度降至室溫靜置8-10h后過濾，再 對過濾所得固體進(jìn)行加熱加壓干燥20-23min得到干燥固體煤粉，加熱加壓干燥的溫度為 50-55°C，加熱加壓干燥的壓力為8-10Pa ;將40-50份干燥固體煤粉、20-24份活性炭、16-20 份海泡石粉以87-93rpm的攪拌速度攪拌1. 7-2h得到混合煤粉；
[0007] 在高效腐植酸氟離子吸附劑的制備過程中，將氯化鋯、氯化鐵、氯化鋁、氯化錳、氯 化鈣依次溶于水中得到鐵鋁錳鋯鈣混合溶液；將腐植酸加入氫氧化鈉溶液得到堿性腐植酸 鈉溶液，攪拌堿性腐植酸鈉溶液，在攪拌過程中加入鐵鋁錳鋯鈣混合溶液，以57-60rpm的 攪拌速度攪拌1. 4-2. lh，再將PH值調(diào)整至6. 5-7. 5并靜置4-6h后，進(jìn)行過濾得到固體混合 物；將固體混合物用清水洗滌后，加熱加壓干燥30-35min得到腐植酸金屬絡(luò)合物，其中加 熱加壓干燥的溫度為55-65°C，加熱加壓干燥的壓力為0. 03-0. 05kPa ;將混合煤粉與腐植 酸金屬絡(luò)合物置于攪拌機(jī)中，以225-230rpm的攪拌速度攪拌0. 8-1. 2h得到高效腐植酸氟 離子吸附劑。
[0008] 優(yōu)選地，混合煤粉為800-900目。
[0009] 優(yōu)選地，其原料按重量份包括：腐植酸36-37份，氯化鐵4. 2-4. 4份，氯化鋁29-31 份，氯化錳4. 6-4. 8份，氯化鋯69-70份，氯化鈣8-9份，800-900目混合煤粉50-51份， 1. 2-1. 5mol/L的氫氧化鈉溶液56-59份。
[0010] 優(yōu)選地，混合煤粉按照如下工藝進(jìn)行制備：將13-14份煤粉加入44-46份 8. 5-8. 8mol/L的鹽酸溶液中，將溫度升至84-85 °C并以135-140rpm的攪拌速度攪拌 1. 6-1. 7h，接著將溫度降至室溫靜置8. 3-9. 2h后過濾，再對過濾所得固體進(jìn)行加熱加壓干 燥21-22min得到干燥固體煤粉，加熱加壓干燥的溫度為52-54°C，加熱加壓干燥的壓力為 8. 5-9. 5Pa ;將42-48份干燥固體煤粉、22-23份活性炭、17-19份海泡石粉以89-90rpm的攪 拌速度攪拌L 8-1. 9h得到800-900目混合煤粉。
[0011] 優(yōu)選地，在高效腐植酸氟離子吸附劑的制備過程中，將氯化鋯、氯化鐵、氯化鋁、 氯化錳、氯化鈣依次溶于水中得到鐵鋁錳鋯鈣混合溶液；將腐植酸加入氫氧化鈉溶液得到 堿性腐植酸鈉溶液，攪拌堿性腐植酸鈉溶液，在攪拌過程中加入鐵鋁錳鋯鈣混合溶液，以 58-59rpm的攪拌速度攪拌1. 5-1. 8h，再將PH值調(diào)整至7并靜置4. 6-5. 2h后，進(jìn)行過濾得 到固體混合物；將固體混合物用清水洗滌后,加熱加壓干燥32-34min得到腐植酸金屬絡(luò)合 物，其中加熱加壓干燥的溫度為58-62°C，加熱加壓干燥的壓力為0. 04kPa ;將800-900目混 合煤粉與腐植酸金屬絡(luò)合物置于攪拌機(jī)中，以227-229rpm的攪拌速度攪拌0. 9-1. lh得到 高效腐植酸氟離子吸附劑。
[0012] 本發(fā)明采用腐植酸在堿性條件下可與金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，而氯化鋯、氯 化鐵、氯化鋁、氯化錳、氯化鈣在堿性條件下使得鋯離子、鐵離子、鋁離子、錳離子、鈣離 子與氫氧根離子結(jié)合形成膠體，最終形成腐植酸 -Zr02-Fe203-Al20 3-Mn02-Ca0水凝膠聚 合物；再經(jīng)過濾和洗滌，使水凝膠聚合物中的雜質(zhì)減少，提高凝膠聚合物的純度；通過 加熱加壓干燥，將水凝膠聚合物中的水分進(jìn)一步降低，形成具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的腐植 酸-Zr0 2-Fe203-Al203-Mn0 2-Ca0氣凝膠復(fù)合體，使本發(fā)明的機(jī)械強(qiáng)度得到增強(qiáng)；而混合煤粉 既具有較高的孔隙率和巨大的比表面積可對水中氟離子進(jìn)行表面吸附，又含有大量的羥 基、羧基、氨基可對水中氟離子進(jìn)行氫鍵吸附，將混合煤粉與氣凝膠復(fù)合體共混后，大大提 高了本發(fā)明對氟離子的吸附容量和選擇性。本發(fā)明原料來源廣泛，制備工藝簡單，吸附容量 高，除氟效率高，從而大大降低成本。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面，通過具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0014] 實(shí)施例1
[0015] 本發(fā)明提出的一種高效腐植酸氟離子吸附劑，其原料按重量份包括：腐植酸35 份，氯化鐵5份，氯化鋁28份，氯化錳5份，氯化鋯68份，氯化鈣10份，900目混合煤粉49 份，1. 5mol/L的氫氧化鈉溶液55份；其中900目混合煤粉制備方法如下：將15份煤粉加入 42份8. 8mol/L的鹽酸溶液中，將溫度升至83°C并以150rpm的攪拌速度攪拌1. 5h，接著將 溫度降至室溫靜置l〇h后過濾，再對過濾所得固體進(jìn)行加熱加壓干燥20min得到干燥固體 煤粉，加熱加壓干燥的溫度為50°C，加熱加壓干燥的壓力為10Pa ;將40份干燥固體煤粉、24 份活性炭、16份海泡石粉以93rpm的攪拌速度攪拌1. 7h得到900目混合煤粉；
[0016] 在高效腐植酸氟離子吸附劑的制備過程中，將氯化鋯、氯化鐵、氯化鋁、氯化錳、氯 化鈣依次溶于水中得到鐵鋁錳鋯鈣混合溶液；將腐植酸加入氫氧化鈉溶液得到堿性腐植酸 鈉溶液，攪拌堿性腐植酸鈉溶液，在攪拌過程中加入鐵鋁錳鋯鈣混合溶液，以57rpm的攪拌 速度攪拌2. lh，再將PH值調(diào)整至6. 5并靜置6h后，進(jìn)行過濾得到固體混合物；將固體混合 物用清水洗滌后，加熱加壓干燥30min得到腐植酸金屬絡(luò)合物，其中加熱加壓干燥的溫度 為65°C，加熱加壓干燥的壓力為0. 03kPa ;將900目混合煤粉與腐植酸金屬絡(luò)合物置于攪拌 機(jī)中，以230rpm的攪拌速度攪拌0. 8h得到高效腐植酸氟離子吸附劑。
[0017] 實(shí)施例2
[0018] 本發(fā)明提出的一種高效腐植酸氟離子吸附劑，其原料按重量份包括：腐植酸37 份，氯化鐵4. 2份，氯化鋁31份，氯化錳4. 6份，氯化鋯70份，氯化鈣8份，800目混合煤粉 51份，1. 3mol/L的氫氧化鈉溶液59份；其中800目混合煤粉制備方法如下：將12份煤粉加 入48份8. 5mol/L的鹽酸溶液中，將溫度升至86°C并以130rpm的攪拌速度攪拌1. 8h，接著 將溫度降至室溫靜置8h后過濾，再對過濾所得固體進(jìn)行加熱加壓干燥23min得到干燥固體 煤粉，加熱加壓干燥的溫度為55°C，加熱加壓干燥的壓力為8Pa ;將50份干燥固體煤粉、20 份活性炭、20份海泡石粉以87rpm的攪拌速度攪拌2h得到800目混合煤粉；
[0019] 在高效腐植酸氟離子吸附劑的制備過程中，將氯化鋯、氯化鐵、氯化鋁、氯化錳、氯 化鈣依次溶于水中得到鐵鋁錳鋯鈣混合溶液；將腐植酸加入氫氧化鈉溶液得到堿性腐植酸 鈉溶液，攪拌堿性腐植酸鈉溶液，在攪拌過程中加入鐵鋁錳鋯鈣混合溶液，以59rpm的攪拌 速度攪拌1. 5h，再將PH值調(diào)整至7并靜置5. 2h后，進(jìn)行過濾得到固體混合物；將固體混合 物用清水洗滌后，加熱加壓干燥32min得到腐植酸金屬絡(luò)合物，其中加熱加壓干燥的溫度 為62°C，加熱加壓干燥的壓力為0. 04kPa ;將800目混合煤粉與腐植酸金屬絡(luò)合物置于攪拌 機(jī)中，以227rpm的攪拌速度攪拌1. lh得到高效腐植酸氟離子吸附劑。
[0020] 實(shí)施例3
[0021] 本發(fā)明提出的一種高效腐植酸氟離子吸附劑，其原料按重量份包括：腐植酸38 份，氯化鐵4份，氯化鋁32份，氯化錳4份，氯化鋯72份，氯化鈣7份，850目混合煤粉52 份，1. 2mol/L的氫氧化鈉溶液60份；其中850目混合煤粉制備方法如下：將13份煤粉加入 46份8. 6mol/L的鹽酸溶液中，將溫度升至85°C并以135rpm的攪拌速度攪拌1. 7h，接著將 溫度降至室溫靜置8. 3h后過濾，再對過濾所得固體進(jìn)行加熱加壓干燥22min得到干燥固體 煤粉，加熱加壓干燥的溫度為52°C，加熱加壓干燥的壓力為9. 5Pa ;將42份干燥固體煤粉、 23份活性炭、17份海泡石粉以90rpm的攪拌速度攪拌1. 8h得到850目混合煤粉；
[0022] 在高效腐植酸氟離子吸附劑的制備過程中，將氯化鋯、氯化鐵、氯化鋁、氯化錳、氯 化鈣依次溶于水中得到鐵鋁錳鋯鈣混合溶液；將腐植酸加入氫氧化鈉溶液得到堿性腐植酸 鈉溶液，攪拌堿性腐植酸鈉溶液，在攪拌過程中加入鐵鋁錳鋯鈣混合溶液，以58rpm的攪拌 速度攪拌1. 8h，再將PH值調(diào)整至7并靜置4. 6h后，進(jìn)行過濾得到固體混合物；將固體混合
【權(quán)利要求】
1. 一種高效腐植酸氟離子吸附劑，其特征在于，其原料按重量份包括：腐植酸35-38 份，氯化鐵4-5份，氯化鋁28-32份，氯化錳4-5份，氯化鋯68-72份，氯化鈣7-10份，混合 煤粉49-52份，1. 2-1. 5mol/L的氫氧化鈉溶液55-60份；其中，混合煤粉按照如下工藝進(jìn) 行制備：將12-15份煤粉加入42-48份8. 5-8. 8mol/L的鹽酸溶液中，將溫度升至83-86°C 并以130-150rpm的攪拌速度攪拌1. 5-1. 8h，接著將溫度降至室溫靜置8-10h后過濾，再 對過濾所得固體進(jìn)行加熱加壓干燥20-23min得到干燥固體煤粉，加熱加壓干燥的溫度為 50-55°C，加熱加壓干燥的壓力為8-10Pa ;將40-50份干燥固體煤粉、20-24份活性炭、16-20 份海泡石粉以87-93rpm的攪拌速度攪拌1. 7-2h得到混合煤粉； 在高效腐植酸氟離子吸附劑的制備過程中，將氯化鋯、氯化鐵、氯化鋁、氯化錳、氯化鈣 依次溶于水中得到鐵鋁錳鋯鈣混合溶液；將腐植酸加入氫氧化鈉溶液得到堿性腐植酸鈉溶 液，攪拌堿性腐植酸鈉溶液，在攪拌過程中加入鐵鋁錳鋯鈣混合溶液，以57-60rpm的攪拌 速度攪拌1. 4-2. lh，再將PH值調(diào)整至6. 5-7. 5并靜置4-6h后，進(jìn)行過濾得到固體混合物； 將固體混合物用清水洗滌后，加熱加壓干燥30-35min得到腐植酸金屬絡(luò)合物，其中加熱加 壓干燥的溫度為55-65°C，加熱加壓干燥的壓力為0. 03-0. 05kPa ;將混合煤粉與腐植酸金 屬絡(luò)合物置于攪拌機(jī)中，以225-230rpm的攪拌速度攪拌0. 8-1. 2h得到高效腐植酸氟離子 吸附劑。
2. 如權(quán)利要求1所述高效腐植酸氟離子吸附劑，其特征在于，混合煤粉為800-900目。
3. 如權(quán)利要求1或2所述高效腐植酸氟離子吸附劑，其特征在于，其原料按重量份包 括：腐植酸36-37份，氯化鐵4. 2-4. 4份，氯化鋁29-31份，氯化錳4. 6-4. 8份，氯化鋯69-70 份，氯化鈣8-9份，800-900目混合煤粉50-51份，1. 2-1. 5mol/L的氫氧化鈉溶液56-59份。
4. 如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述高效腐植酸氟離子吸附劑，其特征在于，混合煤粉 按照如下工藝進(jìn)行制備：將13-14份煤粉加入44-46份8. 5-8. 8mol/L的鹽酸溶液中，將 溫度升至84-85°C并以135-140rpm的攪拌速度攪拌1. 6-1. 7h，接著將溫度降至室溫靜置 8. 3-9. 2h后過濾，再對過濾所得固體進(jìn)行加熱加壓干燥21-22min得到干燥固體煤粉，加熱 加壓干燥的溫度為52-54°C，加熱加壓干燥的壓力為8. 5-9. 5Pa ;將42-48份干燥固體煤粉、 22-23份活性炭、17-19份海泡石粉以89-90rpm的攪拌速度攪拌1. 8-1. 9h得到800-900目 混合煤粉。
5. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述高效腐植酸氟離子吸附劑，其特征在于，在高效腐 植酸氟離子吸附劑的制備過程中，將氯化鋯、氯化鐵、氯化鋁、氯化錳、氯化鈣依次溶于水 中得到鐵鋁錳鋯鈣混合溶液；將腐植酸加入氫氧化鈉溶液得到堿性腐植酸鈉溶液，攪拌堿 性腐植酸鈉溶液，在攪拌過程中加入鐵鋁錳鋯鈣混合溶液，以58-59rpm的攪拌速度攪拌 1. 5-1. 8h，再將PH值調(diào)整至7并靜置4. 6-5. 2h后，進(jìn)行過濾得到固體混合物；將固體混合 物用清水洗滌后，加熱加壓干燥32-34min得到腐植酸金屬絡(luò)合物，其中加熱加壓干燥的溫 度為58-62°C，加熱加壓干燥的壓力為0. 04kPa ;將800-900目混合煤粉與腐植酸金屬絡(luò)合 物置于攪拌機(jī)中，以227-229rpm的攪拌速度攪拌0. 9-1. lh得到高效腐植酸氟離子吸附劑。
【文檔編號】C02F1/28GK104096547SQ201410390543
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年8月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月10日
【發(fā)明者】陳喜 申請人:安徽錦洋氟化學(xué)有限公司