專利名稱：水體的降氟離子篩的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水體的降氟離子篩的制備方法，屬于無(wú)機(jī)除氟材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前含氟水除氟方法主要有吸附法、電凝聚法、反滲透法、離子交換法和混凝沉淀法等。其中離子交換法費(fèi)用高，且對(duì)水質(zhì)要求嚴(yán)格；電凝聚法裝置復(fù)雜，耗電量大；而化學(xué)沉淀法和混凝沉降法處理的水的氟含量要達(dá)到1mg/L的指標(biāo)又較難而且污泥量大；由于以反滲透為代表的膜技術(shù)的興起，應(yīng)用反滲透、電滲析技術(shù)對(duì)含氟水處理的實(shí)踐日漸增多，但是由于反滲透及電滲透自身的特點(diǎn)，它并沒(méi)有真正將水中的氟元素從水中移出，而只是將其濃縮到排放的那部分水中，這只是一種矛盾的轉(zhuǎn)嫁，僅是片面的提供了合格的飲用水。而氟仍然存在于水體中，水的氟污染問(wèn)題沒(méi)有得到徹底的解決，仍然保持著對(duì)人造成傷害的可能。如果進(jìn)一步考慮到電能的消耗和排出廢水的浪費(fèi)，其價(jià)值可能是負(fù)值。尤其在我國(guó)高氟水的地區(qū)，一般是缺水的地區(qū)和經(jīng)濟(jì)相對(duì)落后的地區(qū)，因此選用以除鹽為特點(diǎn)的膜工藝來(lái)處理含氟飲用水是不合理也是不經(jīng)濟(jì)的。應(yīng)用較多的吸附法除氟是活性氧化鋁法，這種方法在水體氟離子含量為1mg/L時(shí)的飽和吸附容量較低，并且存在溶出的鋁離子影響人體健康的可能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水體的降氟離子篩的制備方法，以此方法制備的降氟離子篩具有對(duì)水體中的氟離子吸附速度快，吸附容量高的特點(diǎn)。
本發(fā)明通過(guò)下述技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)，以氧化鋯、氧化鈰為主要降氟物質(zhì)，嘗試使用二次凝膠的方法，一次完成硅結(jié)構(gòu)載體與降氟物質(zhì)的結(jié)合，通過(guò)控制焙燒的升溫過(guò)程及溫度，使其在結(jié)構(gòu)上實(shí)現(xiàn)離子篩化，成為一種具有較好機(jī)械強(qiáng)度，顆粒均勻的降氟離子篩，其制備方法特征包括以下過(guò)程(1)硅結(jié)構(gòu)載體的形成在40～60轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下向0.05～0.20mol/L的硅酸鈉水溶液中滴加10～25％的硫酸，在pH達(dá)到7～8時(shí)形成硅酸凝膠，于溫度為25～30℃條件下陳化10～30小時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中，硅酸通過(guò)分子間縮合形成多聚硅酸，多聚硅酸的球形膠粒，膠粒粒子間通過(guò)氫鍵連接成多孔性的水凝膠，在老化過(guò)程中粒子間進(jìn)一步脫水縮合形成二氧化硅凝膠，多聚硅酸聚合并以Si-O-Si鏈為單位繼續(xù)進(jìn)行三度空間的鍵合，形成多孔而又連續(xù)的穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)；(2)降氟物質(zhì)與載體的結(jié)合將物質(zhì)的量為步驟(1)中硅酸鈉物質(zhì)的量的5～20％可溶性氧氯化鋯或硫酸鈰配制成為0.05～0.20mol/L的水溶液，在2-50轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下，以5～15ml/min的速度向步驟(1)所得凝膠中滴加，完成時(shí)得到的樣品為白色漿狀體系，其中均勻分散著粒徑為5～15mm的凝膠顆粒。則在塊狀的硅膠表面硅凝膠與新的凝膠的三維結(jié)構(gòu)交織在一起；(3)固化成型將步驟(2)所得凝膠經(jīng)過(guò)濾脫除游離水后，用去離子水將濾餅中可溶性物質(zhì)洗凈，再將所得固體于90～150℃烘干，在將其置于焙燒爐中以1～5℃/min的升溫速度將溫度升240～400℃，并在最高溫度下保溫1～3h，即得降氟離子篩成品。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于降氟離子篩成品是一種具有較好機(jī)械強(qiáng)度，顆粒均勻的物質(zhì)，這種降氟離子篩具有對(duì)水體中的氟離子吸附速度快，吸附容量高的特點(diǎn)。該降氟離子篩用于處理氟離子含量為10mg/L的原水時(shí)，在保證出水氟離子含量低于1.0mg/L的前提下，平均吸附容量大于6gF/Kg。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例1在60轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下向0.1mol/L的硅酸鈉水溶液中滴加25％的硫酸，在pH達(dá)到7～8時(shí)形成硅凝膠，于溫度為25～30℃條件下陳化12小時(shí)。待硅凝膠陳化完全，在40轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下以10ml/分鐘的速度向凝膠體系中滴加0.01mol/L氧氯化鋯水溶液。完成時(shí)得到的樣品為白色漿狀體系，其中均勻分散著粒徑約為3-5mm的凝膠顆粒，陳化4小時(shí)后過(guò)濾，洗滌至洗水中氯離子含量小于10mg/L，將所的固體于110℃干燥。將干燥后的產(chǎn)品以2℃/min的升溫速度加熱到240℃，保溫1小時(shí)，自然降溫，即的成品。此成品用于處理氟離子含量為10mg/L的原水時(shí)，在保證出水氟離子含量低于1.0mg/L的前提下，平均吸附容量為6.8gF/Kg。
實(shí)例2在55轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下向0.075mol/L的硅酸鈉水溶液中滴加15％的硫酸，在pH達(dá)到7～8時(shí)形成硅凝膠，于溫度為25～30℃條件下陳化12小時(shí)。待硅凝膠陳化完全，在35轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下以5ml/分鐘的速度向凝膠體系中滴加0.15mol/L硫酸鈰水溶液。完成時(shí)得到的樣品為白色漿狀體系，其中均勻分散著粒徑約為3-5mm的凝膠顆粒，陳化4小時(shí)后過(guò)濾，洗滌至洗水中氯離子含量小于10mg/L，將所的固體于110℃干燥。將干燥后的產(chǎn)品以1℃/min的升溫速度加熱到310℃，保溫1.5小時(shí)，自然降溫，即的成品。此成品用于處理氟離子含量為10mg/L的原水時(shí)，在保證出水氟離子含量低于1.0mg/L的前提下，平均吸附容量為6.5gF/Kg。
權(quán)利要求
1.一種水體的降氟離子篩的制備方法，其特征在于包括以下過(guò)程(1)硅結(jié)構(gòu)載體的形成在40～60轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下向0.05～0.20mol/L的硅酸鈉水溶液中滴加10～25％的硫酸，在pH達(dá)到7～8時(shí)形成硅酸凝膠，于溫度為25～30℃條件下陳化10～30小時(shí)，在這個(gè)過(guò)程中，硅酸通過(guò)分子間縮合形成多聚硅酸，多聚硅酸的球形膠粒，膠粒粒子間通過(guò)氫鍵連接成多孔性的水凝膠，在老化過(guò)程中粒子間進(jìn)一步脫水縮合形成二氧化硅凝膠，多聚硅酸聚合并以Si-O-Si鏈為單位繼續(xù)進(jìn)行三度空間的鍵合，形成多孔而又連續(xù)的穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)；(2)降氟物質(zhì)與載體的結(jié)合；將物質(zhì)的量為步驟(1)中硅酸鈉物質(zhì)的量的5～20％可溶性氧氯化鋯或硫酸鈰配制成為0.05～0.20mol/L的水溶液，在20～50轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌條件下，以5～15ml/min的速度向步驟(1)所得凝膠中滴加，完成時(shí)得到的樣品為白色漿狀體系，其中均勻分散著粒徑為5～15mm的凝膠顆粒，則在塊狀的硅膠表面硅凝膠與新的凝膠的三維結(jié)構(gòu)交織在一起；(3)固化成型將步驟(2)所得凝膠經(jīng)過(guò)濾脫除游離水后，用去離子水將濾餅中可溶性物質(zhì)洗凈，再將所得固體于90～150℃烘干，在將其置于焙燒爐中以1～5℃/min的升溫速度將溫度升240～400℃，并在最高溫度下保溫1～3h，即得降氟離子篩成品。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種水體的降氟離子篩的制備方法，屬于無(wú)機(jī)除氟材料領(lǐng)域。該方法包括以下過(guò)程攪拌條件下向硅酸鈉水溶液中滴加硫酸，在pH達(dá)到7～8時(shí)形成硅酸凝膠，于溫度25～30℃條件下陳化10～30小時(shí)，形成多孔而又連續(xù)的穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)；將可溶性氧氯化鋯或硫酸鈰的水溶液，攪拌條件下，滴加硅酸凝膠中，得到降氟物質(zhì)與載體的結(jié)合凝膠；凝膠經(jīng)過(guò)濾脫除游離水，洗滌濾餅，再經(jīng)烘干、焙燒及保溫，得降氟離子篩。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，所制得降氟離子篩具有較好機(jī)械強(qiáng)度，顆粒均勻，具有對(duì)水體中的氟離子吸附速度快，吸附容量高的特點(diǎn)。該降氟離子篩用于處理氟離子含量為10mg/L的原水時(shí)，在保證出水氟離子含量低于1.0mg/L的前提下，平均吸附容量大于6gF/Kg。
文檔編號(hào)C02F1/28GK1724362SQ20051001365
公開(kāi)日2006年1月25日 申請(qǐng)日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者孫巖, 王榕樹(shù), 那平, 劉劍鋒, 張海燕 申請(qǐng)人:天津大學(xué)