專利名稱：一種天然處理高氟溫泉飲用水的除氟劑及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天然高氟溫泉飲用水除氟處理劑的組成及其除氟步驟。
背景技術(shù)：
氟是人體內(nèi)必須的微量元素之一，氟化物在自然界中主要存在于螢石，氟磷灰石及冰晶石等礦物中。而在人體內(nèi)，骨和牙齒是主要的人體含氟組織，氟化物與人體生命活動及牙齒、骨骼組織代謝密切相關(guān)。適量的攝氟量可以促進牙齒琺瑯 質(zhì)對細菌酸性腐蝕的抵抗力，防止齲齒。若飲用含氟量高的飲用水，則會影響人體的鈣、磷代謝，使人體的物質(zhì)代謝和生理功能發(fā)生紊亂，從而造成氟骨癥、氟斑牙等氟中毒癥狀。生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，飲用水中氟濃度不得大于I. Omg/L。云南昭通為我國典型的燃煤型氟中毒地區(qū)，且處于缺水和生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)。地下熱水和溫泉水是昭通一些地區(qū)人畜的主要飲用水來源，如昭通市區(qū)的部分地區(qū)和昭通市昭陽區(qū)的太平鄉(xiāng)等，主要是以溫泉水和地下熱水做為生活飲用水。溫泉飲用水的氟含量一般高于I. Omg/L。正確處理利用溫泉水已成為解決氟中毒區(qū)水資源短缺的主要途徑和保障當(dāng)?shù)鼐用耧嬎踩闹匾胧?。高氟飲用水中除氟的技術(shù)主要有膜滲透法，離子吸附法。膜滲透法主要有反滲透法，納濾膜法，電滲析法等。I、反滲透法處理的水具有極高的純度，其優(yōu)點是除氟率高。如王玉坤等利用反滲透法除去河北省滄州市南排河鎮(zhèn)高氟飲用水(2. 19mg/L)中氟的去除效率達到93. 2%。其缺點(1)不具選擇性，在降低高氟飲用水中氟的含量時，亦將水中其余有益化學(xué)元素降低，如總硬度去除率也達到94.7%。(2)因需求操作壓力大，耗電量高，致使成本高，不適宜在山區(qū)和窮困地區(qū)使用；(3)處理過的水變成了酸性，需要進行pH值校正。2、納濾膜法與反滲透法運原理相同，但納濾膜膜孔徑大于反滲透膜孔徑。其優(yōu)點(1)需要操作壓力小，水流量大，處理的速度快；(2)除氟效率高，且在除去氟離子的同時亦將部分氯離子和硫酸根離子去除，如迪亞瓦拉(Diawara)利用DESAL-5DL納濾膜分離溶液離子，除氟率達83%，除氯離子63%，除硫酸根離子99 %。其缺點是(1)主要適用于苦咸水的凈化處理；(2)雖然耗電量相對于反滲透膜法有所降低，但依然不適宜在山區(qū)和偏僻的農(nóng)村推廣使用。3、電滲析法是在電場作用下進行的滲析，以此來去除水中部分離子。其優(yōu)點是電滲析具有選擇性滲透，即陰離子膜僅允許陰離子通過，而陽離子膜則僅允許陽離子通過。缺點(1)除氟效果不理想，如王玉坤等，利用反滲透法處理河北省滄州市大單鎮(zhèn)砥橋村高氟飲用水(2. 29mg/L)，處理之后飲水中氟濃度為I. llmg/L。(2)維護成本高，需要專門技術(shù)人員管理，不適宜在窮困地區(qū)使用。離子吸附法除氟相對于膜滲透法具有成本低，使用方便，易于在農(nóng)村及窮困山區(qū)推廣。因此，離子吸附法得到許多研究者的支持，且低成本，高除氟率的吸附劑亦被廣泛推出。I、活性氧化鋁主要是通過高溫分解三水鋁石，氫氧化鋁等材質(zhì)而制成的。其優(yōu)點(1)孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達、比表面積較大、吸附容量大；(2)活性氧化鋁可以通過加入4%的氫氧化鈉再生；(3)除氟效率高，如崔博西(Tripathy)等使用活性氧化鋁除高氟水(25mg/L)中氟化物，吸附劑劑量8g/L，在pH = 6. 5，接觸時間3h，除氟率到達92. 6%，降氟效果十分明顯。其缺點(1)使用活性氧化鋁會導(dǎo)致飲用水中鋁離子含量增加，若超過O. 2mg/L，會致使人癡呆和破壞骨骼肌系統(tǒng)；(2)處理之后水的口感變差，人們不愿意飲用；(3)如果在當(dāng)?shù)厣a(chǎn)，前期需要大量投入，且不一定有市場，風(fēng)險較大。但若從市場上購買活性氧化鋁，對于山區(qū)或貧困地區(qū)來說，成本較高。2、紅泥其成分主要為鋁和鐵的氧化物，為氧化鋁制造過程中的鋁土礦廢棄物。采集的紅泥為堿性，需要用蒸餾水反復(fù)沖洗多邊，直至中和，然后用20%的鹽酸浸泡使其活化。在pH = 5. 5，接觸時間2h，紅泥僅能去除含氟21mg/L的水中77%的氟。飲用水的PH值一般都在6. 5 8. 5之間，且改性的紅泥被鹽酸浸泡過，因此，對去除飲用水中氟效果不好。3、磚粉將磚塊用水沖洗，干燥磨碎，在105°C烘干2h，之后過300μπι篩。接觸60min，水的pH = 6. O 8. O時，除氟率在50%左右，因此不能將一些含氟量較高的飲用水降至安全飲用水合理范圍之內(nèi)，限定了推廣應(yīng)用。且將磚塊制成磚粉的加工過程不適宜在山區(qū)和廣大農(nóng)村使用。4、斜發(fā)沸石經(jīng)碾碎、篩分成粒徑20 40目，先用2%的氫氧化鈉溶液浸泡，沖洗干凈后用I %的硫酸鋁鉀溶液浸泡活化，吸附飽和后的沸石用I %的硫酸鋁鉀溶液浸泡再生。缺點是沸石在pH = 7 9時，吸附量很小，所以對于一些高氟飲用水，不能達到好的除氟效果。5、骨炭是一種黑色、多孔的顆粒狀物質(zhì)，是動物骨骼經(jīng)去污、脫膠、破碎、過篩和高溫熔燒炭化后，再經(jīng)堿液浸泡、沖洗、脫脂、干燥和過篩而成。除氟率到達85.8%，除氟效果明顯。但需要建立小型處理水廠，適宜部分農(nóng)村使用，但不符合窮困的山區(qū)。石灰沉淀法，利用鈣離子與氟離子結(jié)合形成難溶的氟化鈣，已到達降氟的目的。但在降氟的同時也將水的PH值達到11 12范圍之內(nèi)，飲用水pH值范圍(pH = 6. 5 8. 5)，降氟率在18% 33%，產(chǎn)生許多廢渣。并且這種技術(shù)不適用于個體使用，需要建立完備的工廠，成本和維修費相當(dāng)高。因此，在小城市，山區(qū)不易推廣。綜上所述，膜滲透法具有成本高，不具選擇性滲透等缺點?，F(xiàn)有的離子吸附劑法，因吸附劑的制作方法繁瑣，成本高，且使用后可能污染飲用水。因此，這兩種方法都不適宜在山區(qū)和貧困地區(qū)推廣使用。而石灰沉淀法，降氟率低，飲用水處理后PH值超出生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種成本低廉、制備簡單、使用方便、效果更好的天然處 理高氟溫泉飲用水的處理劑。本發(fā)明的目的之二在于提供上述天然處理劑的制備方法及使用步驟。本發(fā)明的目的可以通過以下措施達到一種天然高氟溫泉飲用水的處理劑，由以長石砂巖為基巖，并位于山坡上的風(fēng)化土壤(表I)制成。表I風(fēng)化土壤與砂巖的化學(xué)成分
權(quán)利要求
1.用于高氟溫泉飲用水中除氟的長石砂巖風(fēng)化土壤，具有以下特征應(yīng)采集距地表30cm以下深度的土壤。土壤中主要常量元素的成分為，Al2O3 :7. 68% 9. 164% ；Fe203 3.34% 4. 0% ；CaO :0. 139% 0. 159% ；MgO :0. 42% 0. 57% ；Na20 :0. 23% 0. 26% ；K2O :1. 33% I. 91% ；Si02 55. 34% 73. 52%。
2.所用長石砂巖風(fēng)化土壤的采集與制備采集山坡上長石砂巖風(fēng)化的土壤，晾干，去除土壤中的植物殘留物，及其砂礫，然后粉碎，過0. 075_篩。
3.稱取0.5g粉碎，并過0.075mm篩的本處理劑，放于IOOml的水中，攪拌5min，靜置30min,過濾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種天然高氟溫泉飲用水除氟處理劑的組成及其除氟方法。該除氟方法包含以下步驟首先，采集以長石砂巖為基巖的風(fēng)化土壤，晾干，去除植物殘留物，粉碎，過0.075mm篩；然后稱取0.5g本處理劑，置于100ml已冷卻的高氟溫泉飲用水中，攪拌5min，靜置30min，過濾，既可得到氟含量達到國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的飲用水。本處理劑為天然材料極易獲取、成本低、除氟效率高、處理方法簡單、易操作，不污染原飲用水中其他元素含量，具有很強的實際應(yīng)用價值和推廣性。
文檔編號C02F1/58GK102795700SQ201110134719
公開日2012年11月28日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者劉永林, 雒昆利 申請人:中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所