專利名稱：高效除氟吸附劑的制備方法和高效除氟吸附劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種除氟吸附劑的制備方法和除氟吸附劑。
背景技術(shù)：
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(duì)骨骼的形成與代謝均有重要作用，但長(zhǎng)期過(guò)量攝入氟則易導(dǎo)致氟牙病、氟骨癥、肌肉纖維退化， 甚至癌癥。世界健康組織規(guī)定飲用水中氟含量的上限為1.5 mg. L-I。我國(guó)飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，飲用水中氟含量應(yīng)小于1.0 mg. L-I，超過(guò)該值即為高氟水。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，但由于吸附劑成本低廉、方便易得等優(yōu)點(diǎn)，使得吸附法成為凈化高氟水最為常用的方法。常用的吸附劑有活性氧化鋁、沸石、骨炭等。有研究表明，菱鐵礦對(duì)去除水中砷有較好的效果，但利用菱鐵礦除氟卻很少有人研究。為此，提出了利用鋁鹽改性天然菱鐵礦粉末作為除氟吸附劑的方法，以為研究?jī)?yōu)質(zhì)、高效的除氟材料提供理論依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種除氟吸附劑的制備方法和除氟吸附劑，以解決相關(guān)技術(shù)中的除氟吸附劑在除氟效果上具有一定的限制的問(wèn)題。為了實(shí)現(xiàn)是上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種除氟吸附劑的制備方法，其包括步驟S102，選取天然菱鐵礦粉末；步驟S104，在所選的天然菱鐵礦粉末中，加入適量的去離子水、鋁鹽以及適量的粘合劑，得到混合粘稠物；步驟S106，對(duì)所得到的混合粘稠物進(jìn)行濕法擠壓造粒；步驟S108，對(duì)由濕法擠壓造粒得到的顆粒進(jìn)行煅燒。進(jìn)一步地，上述步驟S108包括在馬弗爐中采用450°C的溫度對(duì)由所述濕法擠壓造粒得到的顆粒煅燒3小時(shí)。進(jìn)一步地，上述步驟S102包括將所述天然菱鐵礦粉碎成粒度小于0. 10 mm的粉末。進(jìn)一步地，上述步驟S106中，經(jīng)過(guò)濕法擠壓造粒得到粒度為3-4 mm的顆粒。進(jìn)一步地，上述步驟S104中所加入的粘結(jié)劑為所述混合粘稠物總重量的 54. 9%-61. 9%ο進(jìn)一步地，上述鋁鹽為硫酸鋁，粘結(jié)劑為固液比為25%的鋁溶膠。進(jìn)一步地，上述步驟S104中，所述去離子水與所述天然菱鐵礦粉末兩者的重量比為:1:50-1:25。進(jìn)一步地，上述步驟S102中，選取的天然菱鐵礦中菱鐵礦的含量為總含量的 85. 6%ο
為了實(shí)現(xiàn)是上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種除氟吸附劑，其由上述用于強(qiáng)化除氟的天然菱鐵礦改性方法中的一種制備得到。進(jìn)一步地，上述除砷吸附劑中至少含有85. 6%的菱鐵礦，5. 5%的粘土礦物。本發(fā)明具有以下有益效果
1)通過(guò)對(duì)鋁鹽改性天然菱鐵礦粉末進(jìn)行濕法擠壓造粒和煅燒，使得天然菱鐵礦的晶格發(fā)生了變化，并有一部分天然菱鐵礦轉(zhuǎn)化成了赤鐵礦，從而生成了除氟吸附劑。由于本發(fā)明采用一種原材料(即天然菱鐵礦)實(shí)現(xiàn)了高效除氟吸附劑的制備，從而簡(jiǎn)化了制備工藝。此夕卜，由于煅燒處理，使得菱鐵礦和赤鐵礦的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，從而改善了除氟效果。2)由于除氟吸附劑呈顆粒狀，使得用戶可以方便地將除砷吸附劑放置在過(guò)濾器 (柱狀反應(yīng)器)中對(duì)高氟水進(jìn)行過(guò)濾，不僅便于使用，而且便于材料吸附飽和后的活化再生。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的除氟吸附劑的制備方法的流程圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的天然菱鐵礦原樣和改性后吸附劑的X射線衍射分析譜圖，其中1代表未改性天然菱鐵礦顆粒；2代表未添加鋁鹽粘結(jié)劑的改性天然菱鐵礦顆粒；3代表添加鋁鹽粘結(jié)劑的改性天然菱鐵礦顆粒。此段刪除
具體實(shí)施例方式應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說(shuō)明都是例示性的，旨在對(duì)本發(fā)明提供進(jìn)一步的說(shuō)明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。首先，結(jié)合實(shí)施示例描述除氟吸附劑的制備方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的除氟吸附劑的制備方法的流程圖。如圖1所示，在本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的除氟吸附劑的制備方法可以包括以下步驟
步驟S102，選取天然菱鐵礦粉末；
步驟S104，在所選的天然菱鐵礦粉末中，加入適量的去離子水、鋁鹽以及適量的粘合齊U，得到混合粘稠物；
步驟S106，對(duì)所得到的混合粘稠物進(jìn)行濕法擠壓造粒； 步驟S108，對(duì)由濕法擠壓造粒得到的顆粒進(jìn)行煅燒。通過(guò)對(duì)天然菱鐵礦粉末進(jìn)行濕法擠壓造粒和煅燒，使得一部分天然菱鐵礦i^C03 發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)生成了赤鐵礦狗203 (反應(yīng)式1)。由于菱鐵礦 ^Ο)3和赤鐵礦i^e203可以與水中氟離子發(fā)生反應(yīng)，從而降低了水中氟的含量，達(dá)到除氟的效果。鋁鹽的添加使得A13 +、鋁鹽水解中間產(chǎn)物和最后生成的Al (OH) 3 (am)與F -發(fā)生吸附、離子交換和絡(luò)合沉淀等反應(yīng)，使得水中氟離子得以去除。4FeC03+02-> 2Fe203+4C02(1)
圖2為天然菱鐵礦原樣和改性后吸附劑的X射線衍射分析譜圖。在圖2中，①表示天然菱鐵礦原樣；②表示未添加鋁鹽和粘結(jié)劑煅燒后的吸附劑；③表示添加鋁鹽和粘結(jié)劑煅燒后的吸附劑。天然菱鐵礦主要成分為菱鐵礦(Siderite)、赤鐵礦(Hematite)、黃鐵礦 (Pyrite)、石英(Quartz)、白云石(Dolomite)、粘土礦物(Clay Minerals)。從圖2中可以知，改性后吸附劑中赤鐵礦含量增加(②③分別為39. 5%和66%)。此夕卜，添加鋁鹽和粘結(jié)劑后菱鐵礦的晶格發(fā)生了相應(yīng)的變化使原來(lái)在2 θ約為32ο處相對(duì)較強(qiáng)的峰(圖2中的①②)明顯減弱(圖2中的③)。此外，在本發(fā)明實(shí)施例中，將煅燒得到的顆粒作為除氟吸附劑。由于除氟吸附劑呈顆粒狀，使得用戶可以方便地將除氟吸附劑放置在過(guò)濾器(柱狀反應(yīng)器)中對(duì)高氟水進(jìn)行過(guò)濾，不僅便于使用，而且便于材料吸附飽和后的活化再生。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述步驟S108可以包括在馬弗爐中采用450°C的溫度對(duì)由所述濕法擠壓造粒得到的顆粒灼燒3小時(shí)。在添加一定水分、鋁鹽和鋁溶膠后，經(jīng)過(guò)450°C，3 h的灼燒能夠使改性吸附劑中各礦物含量達(dá)到一個(gè)最佳比例，該比例對(duì)其除氟過(guò)程更有利。如表1和表2中所述，本發(fā)明實(shí)施例所述的吸附劑對(duì)F的去除效率都大大高于天然菱鐵礦原樣和其它改性條件下的吸附劑；且在保證達(dá)到較高除氟率境況下，本發(fā)明制得的吸附劑在除氟后，出水中鐵鋁濃度均符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。表1 :450°C、3h不同吸附劑除氟效果比較(液固比為10 g/L)
吸附劑I初始濃度(mg/L)I除氟容量(mg/g)I去除率(％)
天然菱鐵礦粉末Io0.10521
呆添加鋁鹽粘結(jié)劑產(chǎn)物^ 5.00.248^49.5 “
添加招鹽粘結(jié)劑產(chǎn)物|5. 0|θ. 486|97. 2 “
表2 450°C、3h除氟率隨吸附劑加鋁量的變化(液固比為10 g/L)
~粘結(jié)劑 /mg. g-Ι 鋁鹽 /|20[60[ 00[ 50[200
mg. g-1______
690. 1 91.19596.897. 2
3698.8 97. 594.178.372. 1
4899.1 98. 998. 497. 597. 3
6099. 6 99. 399. 298. 998. 9
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，步驟S104中，所加入的粘結(jié)劑為所述混合粘稠物總重量的 54. 9%-61. 9%。當(dāng)粘合劑的用量為54. 9%時(shí)，吸附劑對(duì)F的去除率達(dá)到96. 8% ；當(dāng)粘合劑的用量為61. 9%時(shí)，吸附劑對(duì)F的去除率達(dá)到97. 11由于所加入的粘結(jié)劑為所述混合溶液總重量的54. 9%-61. 9%，既能使除氟吸附劑顆粒的密度適中，強(qiáng)度增大，又能在一定程度上提升除氟效果。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，上述使用的粘結(jié)劑為鋁溶膠。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，步驟S104中，去離子水與天然菱鐵礦粉末兩者的重量比為1:50-1:25。該重量比既能使得粘稠物在濕法造粒時(shí)獲得最佳條件，又能在天然菱鐵礦灼燒改性時(shí)加快其反應(yīng)速率。去離子水與天然菱鐵礦粉末兩者的重量比為1:50時(shí)，吸附劑對(duì)F的去除率為96. 4% ；去離子水與天然菱鐵礦粉末兩者的重量比為1:25時(shí)去除率為 97. 2%ο在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，步驟S102中，所選取的天然菱鐵礦中菱鐵礦的含量為總含量的85. 6%。一方面，該含量的天然菱鐵礦在我國(guó)的儲(chǔ)量相對(duì)豐富，且成本相對(duì)較低；
5另一方面，能滿足最優(yōu)改性時(shí)對(duì)菱鐵礦含量的要求。改性后天然菱鐵礦吸附劑對(duì)F的去除率為97. 2%ο
權(quán)利要求
1.一種除氟吸附劑的制備方法，其特征在于，包括步驟S102，選取天然菱鐵礦粉末；步驟S104，在所選的天然菱鐵礦粉末中，加入適量的去離子水、鋁鹽以及適量的粘合齊U，得到混合粘稠物；步驟S106，對(duì)所得到的混合粘稠物進(jìn)行濕法擠壓造粒；步驟S108，對(duì)由濕法擠壓造粒得到的顆粒進(jìn)行煅燒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S108包括在馬弗爐中采用450°C的溫度對(duì)由所述濕法擠壓造粒得到的顆粒煅燒3小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S102包括將所述天然菱鐵礦粉碎成粒度小于0. 10 mm的粉末。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S106中，經(jīng)過(guò)濕法擠壓造粒得到粒度為3-4 mm的顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S104中，所加入的鋁鹽為所述混合粘稠物總重量的2. 6%，粘結(jié)劑為54. 9%-61. 9%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述鋁鹽為硫酸鋁，粘結(jié)劑為固液比為 25%的鋁溶膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S104中，所述去離子水與所述天然菱鐵礦粉末兩者的重量比為1:50-1:25。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S102中，所選取的天然菱鐵礦中菱鐵礦的含量為總含量的85. 6%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種除氟吸附劑的制備方法和除氟吸附劑，其中，該除氟吸附劑的制備方法包括步驟S102，選擇天然菱鐵礦粉末；步驟S104，在所選的天然菱鐵礦粉末中，加入適量的去離子水、鋁鹽以及適量的粘合劑，得到混合粘稠物；步驟S106，對(duì)所得到的混合粘稠物進(jìn)行濕法擠壓造粒；步驟S108，對(duì)由濕法擠壓造粒得到的顆粒進(jìn)行煅燒。本發(fā)明采用濕法造粒和煅燒來(lái)生成具有顆粒狀的除氟吸附劑，使用于經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)的農(nóng)村地區(qū)使用，由于菱鐵礦的結(jié)構(gòu)和礦物成份發(fā)生了改變，從而進(jìn)一步改善了除氟效果。
文檔編號(hào)B01J20/30GK102451662SQ20111028687
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者單悅, 郭華明 申請(qǐng)人:單悅, 郭華明