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
技術領域：
本發(fā)明屬于水處理技術領域，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：
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牙齒，而且對骨骼的形成與代謝均有重要作用，但長期過量攝入氟則易導致氟牙病、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。我國飲用水衛(wèi)生標準中規(guī)定，飲用水中氟含量應小于1.0 mg. L-I，超過該值即為高氟水。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，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，以為研究優(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，以解決相關技術中的除氟吸附劑在除氟效果上具有一定的限制的問題。為了實現(xiàn)是上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，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，對所得到的混合粘稠物進行濕法擠壓造粒；步驟S108，對由濕法擠壓造粒得到的顆粒進行煅燒。進一步地，上述步驟S108包括在馬弗爐中采用450°C的溫度對由所述濕法擠壓造粒得到的顆粒煅燒3小時。進一步地，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。進一步地，上述步驟S106中，經(jīng)過濕法擠壓造粒得到粒度為3-4 mm的顆粒。進一步地，上述步驟S104中所加入的粘結劑為所述混合粘稠物總重量的 54. 9%-61. 9%ο進一步地，上述鋁鹽為硫酸鋁，粘結劑為固液比為25%的鋁溶膠。進一步地，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
為了實現(xiàn)是上述目的，根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種除氟吸附劑，其由上述用于強化除氟的天然菱鐵礦改性方法中的一種制備得到。進一步地，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)通過對鋁鹽改性天然菱鐵礦粉末進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)實現(xiàn)了高效除氟吸附劑的制備，從而簡化了制備工藝。此夕卜，由于煅燒處理，使得菱鐵礦和赤鐵礦的結構發(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濾器 (柱狀反應器)中對高氟水進行過濾，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劑的改性天然菱鐵礦顆粒；3代表添加鋁鹽粘結劑的改性天然菱鐵礦顆粒。此段刪除
具體實施例方式應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本發(fā)明提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。首先，結合實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)選實施方式中，根據(jù)本發(fā)明實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，對所得到的混合粘稠物進行濕法擠壓造粒； 步驟S108，對由濕法擠壓造粒得到的顆粒進行煅燒。通過對天然菱鐵礦粉末進行濕法擠壓造粒和煅燒，使得一部分天然菱鐵礦i^C03 發(fā)生了化學反應生成了赤鐵礦狗203 (反應式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，從而降低了水中氟的含量，達到除氟的效果。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、離子交換和絡合沉淀等反應，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劑煅燒后的吸附劑；③表示添加鋁鹽和粘結劑煅燒后的吸附劑。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，添加鋁鹽和粘結劑后菱鐵礦的晶格發(fā)生了相應的變化使原來在2 θ約為32ο處相對較強的峰(圖2中的①②)明顯減弱(圖2中的③)。此外，在本發(fā)明實施例中，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濾器(柱狀反應器)中對高氟水進行過濾，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的溫度對由所述濕法擠壓造粒得到的顆粒灼燒3小時。在添加一定水分、鋁鹽和鋁溶膠后，經(jīng)過450°C，3 h的灼燒能夠使改性吸附劑中各礦物含量達到一個最佳比例，該比例對其除氟過程更有利。如表1和表2中所述，本發(fā)明實施例所述的吸附劑對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家飲用水標準。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
呆添加鋁鹽粘結劑產(chǎn)物^ 5.00.248^49.5 “
添加招鹽粘結劑產(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)選實施例中，步驟S104中，所加入的粘結劑為所述混合粘稠物總重量的 54. 9%-61. 9%。當粘合劑的用量為54. 9%時，吸附劑對F的去除率達到96. 8% ；當粘合劑的用量為61. 9%時，吸附劑對F的去除率達到97. 11由于所加入的粘結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)選實施例中，上述使用的粘結劑為鋁溶膠。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，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獲得最佳條件，又能在天然菱鐵礦灼燒改性時加快其反應速率。去離子水與天然菱鐵礦粉末兩者的重量比為1:50時，吸附劑對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時去除率為 97. 2%ο在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，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的儲量相對豐富，且成本相對較低；
5另一方面，能滿足最優(yōu)改性時對菱鐵礦含量的要求。改性后天然菱鐵礦吸附劑對F的去除率為97. 2%ο
權利要求
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，對所得到的混合粘稠物進行濕法擠壓造粒；步驟S108，對由濕法擠壓造粒得到的顆粒進行煅燒。
2.根據(jù)權利要求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的溫度對由所述濕法擠壓造粒得到的顆粒煅燒3小時。
3.根據(jù)權利要求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)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S106中，經(jīng)過濕法擠壓造粒得到粒度為3-4 mm的顆粒。
5.根據(jù)權利要求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%，粘結劑為54. 9%-61. 9%。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述鋁鹽為硫酸鋁，粘結劑為固液比為 25%的鋁溶膠。
7.根據(jù)權利要求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，對所得到的混合粘稠物進行濕法擠壓造粒；步驟S108，對由濕法擠壓造粒得到的顆粒進行煅燒。本發(fā)明采用濕法造粒和煅燒來生成具有顆粒狀的除氟吸附劑，使用于經(jīng)濟不發(fā)達的農(nóng)村地區(qū)使用，由于菱鐵礦的結構和礦物成份發(fā)生了改變，從而進一步改善了除氟效果。
文檔編號B01J20/30GK102451662SQ20111028687
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權日2011年9月26日
發(fā)明者單悅, 郭華明 申請人:單悅, 郭華明