專利名稱：煤矸石脫氟劑的制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明煤矸石脫氟劑的制備屬于水處理化學(xué)領(lǐng)域，具體來講是一種新型脫氟劑的制備以及相應(yīng)的脫氟方法。
多年來，人們飲用高氟水所帶來的病痛一直是一個嚴(yán)重的問題。我國高氟水分布十分廣泛，遍及二十余省市，復(fù)蓋面達(dá)3.4億人口，且北方大部分農(nóng)村飲水含氟量均高，尤其是具有較高價值的熱礦泉水中氟含量偏高現(xiàn)象十分普遍。因此，為了改善人們的健康，迫切需求高效經(jīng)濟(jì)的脫氟方法。
目前現(xiàn)有的脫氟方法主要為一是采用活性氧化鋁，羥基磷酸鈣，活性炭等吸附或交換水中氟離子，二是直接向水中投加鋁鹽等化學(xué)藥物使氟離子沉降來達(dá)到除氟目的。這些方法雖然均可達(dá)到一定的脫氟效果，但由于其耗資大，選擇性差，脫氟容量低，難于分離以及不能再生或再生工序復(fù)雜等一種或多種問題而使其應(yīng)用受到限制。[J.of the institution of engineers(INDIA)60，Pt EN1，1979;湖南師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報12(2)，1989;水處理技術(shù)16(6)，1990]。
針對上述情況，本發(fā)明著眼于開拓新的吸附材料，因地制宜，選用貯量豐富，分布廣泛，價格低廉的天然礦物煤矸石作為脫氟劑原料，從而提供一種足夠有效和經(jīng)濟(jì)的脫氟劑及脫氟方法。同時，將煤矸石化廢為寶，達(dá)到綜合利用的目的。
煤矸石是一種主要化學(xué)成份為SiO2和Al2O3的層狀硅鋁酸鹽，具有較大的比表面和較高的機(jī)械強(qiáng)度，其特性決定了煤矸石作為脫氟劑的可行性。
本發(fā)明煤矸石脫氟劑的制備方法，其特征在于是以活化后的煤矸石吸附鋁鹽作為脫氟劑，即以煤矸石作為脫氟劑基體。
粉碎到一定粒度的顆粒狀煤矸石，經(jīng)堿處理后，用X射線衍射儀鑒定其物相結(jié)構(gòu)，結(jié)果為結(jié)構(gòu)不變，將其直接用作脫氟試驗(yàn)，它具有一定的脫氟能力，但容量較低。為了增大脫氟容量，將堿活化處理后的煤矸石吸附少量鋁鹽，活化后的煤矸石能牢固地吸附鋁鹽及其水解產(chǎn)物，而不會溶于水中，并且大的煤矸石表面能充分吸附鋁鹽，從而吸附與交換水中的氟離子，獲得較大脫氟容量。
本發(fā)明是選用煤矸石作為基體，吸附鋁鹽獲得具有較高脫氟容量的脫氟劑，改善了以往直接向水中投加鋁鹽的混凝沉淀方法，克服了沉淀法沉降慢，不易分離的弊端，減少了化學(xué)藥物的引入，脫氟后不影響水質(zhì)，同時，可再生多次使用，脫氟容量不變，并且磨損很小。另一方面，脫氟方法工藝簡單，流程短、速度快，接觸時間大大縮短，減少了消耗。試驗(yàn)結(jié)果證明，本發(fā)明技術(shù)是一種實(shí)用的脫氟方法。
煤矸石脫氟劑的制備及脫氟方法如下粉碎煤矸石成20-60目的顆粒，用水或1%NaOH溶液沖洗后再以4-7%NaOH溶液處理，處理過程需不斷攪拌，并保持沸騰狀態(tài)。處理后將堿液倒出，備下次使用。煤矸石用水沖洗至中性，烘干，就將煤矸石活化完畢。
活化后的煤矸石用2-3%的Al2(SO4)3或KAl(SO4)2溶液浸泡10-20小時，倒出溶液，用水反復(fù)沖洗，涼干，即得煤矸石脫氟劑。
在含氟水的處理中，一定流速的含氟水連續(xù)通過脫氟床，水與脫氟劑的接觸時間為0.5-3分鐘，用離子計(jì)分析出水含氟量，當(dāng)超過要求時，即停止運(yùn)行，進(jìn)行再生。
再生方法是采用濃度為2-3%的鋁鹽溶液，淋洗脫氟床，再生液體積為柱內(nèi)脫氟劑量的2-3倍，再生完畢后，用水沖洗數(shù)次，即可反復(fù)使用。
下面價紹實(shí)例，旨在加深對本發(fā)明的理解，并不限制其應(yīng)用范圍。
實(shí)施例1、將煤矸石Ⅰ號粉碎過篩成40-60目，用水沖洗后，烘干。稱取100g，加2000ml濃度為6%的NaOH溶液于加熱燒并中，在不斷攪拌下，加熱至沸騰，恒溫2小時。停止加熱攪拌后，倒出上層清液，其余用水沖洗至中性，涼干。
用2.5%的KAl(SO4)2溶液250ml浸泡活化后的煤矸石15小時，用水洗去殘留液，涼干，即得煤矸石Ⅰ號脫氟劑。
取上述脫氟劑30g(體積30ml)，裝入內(nèi)徑為16mm，長200mm的玻璃柱內(nèi)，配制堿度為251mgCaCO3/L，PH＝8.06，F(xiàn)-含量為8.6mg/L的含氟水，讓含氟水40ml/min流量流經(jīng)脫氟柱，用離子計(jì)分析出水含氟量，當(dāng)F-含量超過1mg/L，停止運(yùn)行。
用2.5%KAl(SO4)2溶液60ml，以10ml/h的流速淋洗脫氟床，剩下15ml時，關(guān)閉出水口，使再生液在柱內(nèi)停留5小時，然后放掉，用水沖洗，即可再次反復(fù)使用。結(jié)果見表表 煤矸石脫氟劑脫氟效果脫氟劑ⅠⅠⅠⅠ′Ⅱ裝填量(g)3030303050再生次數(shù)12水樣［F－］ 8.06 8.06 8.06 8.06 11.32脫氟溶量(mg)72.58 73.12 71.95 80.62 128.0脫氟溶量2.42 2.43 2.40 2.69 2.56(mg/g)接觸時間0.75 0.75 0.75 0.75 0.5(min)實(shí)施例2、取例1的煤矸石Ⅰ號脫氟劑，用2.5%的KAl(SO4)2溶液再次浸泡，即得煤矸石Ⅰ′號脫氟劑。與例1相同，用作脫氟試驗(yàn)，結(jié)果見表。
實(shí)施例3、將煤矸石Ⅱ號粉碎過篩成20-40目，用1%NaOH溶液洗去可溶雜質(zhì)，再以4%的NaOH溶液，以與例1相同的方式活化處理。
用2%的Al2(SO4)3溶液浸泡活化的煤矸石Ⅱ號，即得煤矸石Ⅱ號脫氟劑，脫氟試驗(yàn)結(jié)果見表。
權(quán)利要求
1.一種煤矸石脫氟劑的制備方法，其特征在于是以活化后的煤矸石吸附鋁鹽作為脫氟劑，即以煤矸石作為脫氟劑基體。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種煤矸石脫氟劑的制備方法，煤矸石的活化方法是將煤矸石粉碎過篩后，選取20-60目的粒狀煤矸石，用水或1%NaOH溶液洗滌，置于裝有4-7%NaOH溶液的加熱容器中，在不斷攪拌、沸騰條件下處理，然后用水洗滌至中性，活化后的煤矸石用AlZ(SO4)3或KAl(SO4)2溶液浸泡，即得煤矸石脫氟劑。
全文摘要
本發(fā)明煤矸石脫氟劑的制備以及相應(yīng)的脫氟方法，用以脫除高氟水中的氟離子。脫除水中過量氟一直是水處理領(lǐng)域的重要研究課題。鑒于現(xiàn)有脫氟技術(shù)的局限性，本發(fā)明利用煤矸石作為基體，經(jīng)物理和化學(xué)方法活化處理后，吸附鋁鹽，從而制得煤矸石脫氟劑。經(jīng)過高氟水的脫氟試驗(yàn)，這種脫氟劑具有較高的脫氟容量，且方法簡易、快速、不影響水質(zhì)，是一種經(jīng)濟(jì)有效的實(shí)用脫氟方法。
文檔編號C02F1/42GK1072909SQ9211413
公開日1993年6月9日 申請日期1992年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月2日
發(fā)明者馬靜紅, 曹景慧, 李瑞豐, 范彬彬, 王連成 申請人:太原工業(yè)大學(xué)