一種水處理除氟材料的制備及再生方法技術

本發明專利技術公開了一種水處理除氟材料的制備及再生方法，其步驟是：A、原料選材，選用天然鈣、鎂系礦物質為原料；B、將原料粉碎過篩；C、顆粒經過不煅燒或者入爐煅燒處理；D、關停加熱設備，冷卻，取出原料；E、將煅燒后原料或直接將過程B后未煅燒原料置于容器中，并加入磷酸或磷酸與磷酸氫鈣的混合溶液浸泡原料，處理完畢后去除酸液；F、原料再用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液浸泡，去除溶液后用清水沖洗干凈，干燥后即為除氟濾料；G、飽和后濾料采用氫氧化鈉或明礬進行再生。本發明專利技術成本低廉、生產工藝簡單、濾料對水質和pH適應范圍廣、使用方便、吸附容量大、無二次污染，大大降低水處理費用。處理后水的口感好，水質穩定，安全性高，可多次再生。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及水處理
，更具體涉及一種利用天然礦石為原料的水處理除氟濾料的制備方法，同時還涉及一種水處理除氟濾料的再生方法。
技術介紹
氟作為機體生命活動必需的微量元素，具有多方面的生理作用，適量的氟 (0. 5mg 1. Omg/L)是維持骨骼和牙齒發育所必不可少的。但是，如果長期飲用氟超標的水，會影響人體的鈣、磷代謝，使人體的物質代謝和生理功能發生紊亂，輕則引起氟斑牙，嚴重時會引起氟骨癥，造成骨質疏松、骨變形，甚至癱瘓，喪失勞動能力。中國是世界飲水型地方性氟中毒流行最廣、危害最嚴重的國家之一，高氟水涉及中國所有的省(自治區、直轄市)，集中分布在1317個縣，目前因高氟水源的病村人口高達8141萬。《全國農村飲用水安全工程“十一五”規劃》決定到2015年基本解決3億多農村人口的飲用水安全問題。國內外在飲用水除氟技術上進行了大量的研究，到目前為止實際應用中的除氟技術主要有以下幾種吸附法、化學沉淀法、混凝沉降法、離子交換法、電滲法、反滲透法和納濾法。化學沉淀法和混凝沉降法因使用鋁鹽、鐵鹽、鈣鹽等藥劑，極易造成水中的鋁鐵等超標，且對氟濃度< 10mg/L的水效果較差，因此較適用于工業廢水的處理。由于高氟水主要分布在環境惡劣、地形復雜、缺少水電、交通不便、經濟落后的農村、牧區，因此電滲析法、反滲透法和納濾等方法雖然效果好，但是裝置復雜，設備昂貴，使用成本高，操作水平要求高， 因此難以在我國農村地區推廣。普通的離子交換樹脂效率低、選擇性差，而專一氟離子交換樹脂READ-F需在pH < 5的條件下使用，這樣會大大提高使用成本，在飲水除氟市場無法得到廣泛應用。由于吸附法成本較低，除氟效果較好，與膜技術相比，可以用于無電地區，設備維護簡便，適用于中國農村飲用水處理。除氟吸附劑報道較多，例如活性氧化鋁、沸石、骨碳、蛇紋石、粉煤灰、活性炭和凹凸棒土等，但在國內外市場主要還是活性氧化鋁、骨碳跟鋁系改性沸石。中國農村曾用骨碳進行飲用水除氟，雖然除氟效果較好，但由于骨碳吸附劑強度低，使用壽命短，出水口感差，加工過程不環保等缺點，現已退出中國市場；活性氧化鋁是目前市場上主要的飲水除氟吸附劑，來源豐富，價格適中，但活性氧化鋁適用于PH偏酸性條件的除氟，除氟容量低，再生后除氟容量衰減快，易板結，使用壽命短，而且出水有鋁離子溶出的風險，存在安全隱患，活性氧化鋁在中國農村曾大量應用，但由于以上原因，應用效果很差；除氟沸石主要用明礬和鋁鹽改性和再生，雖然濾料價格便宜，但除氟容量很低(通常動態除氟容量<0. lmg/g)，因此設備再生頻繁、水處理接觸時間長、設備龐大，特別是氟含量較高時，出水氟含量較難達到標準要求，在農村應用效果不佳。因此研制一種高效、安全、經濟、實用、綠色環保的新型吸附型除氟濾料非常必要。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是避免上述現有技術所存在的不足之處，目的是在于提供了一種基于天然礦物質的除氟濾料的制備方法，其方法易行、成本低廉、除氟容量高、操作方便的安全、無二次污染。本專利技術的另一個目的是在于提供了一種水處理除氟濾料的再生方法，再生簡便， 成本低廉；再生廢水無有毒有害物質，廢液處理方便；再生效果穩定。為了實現上述的目的，本專利技術采用以下技術措施本專利技術采用天然鈣、鎂系礦物質如白云石、方解石等為原料，安全無毒、無污染、價格低廉等優點，以及改性后易于結合氟離子且能反復再生的特點，因此本專利技術經濟實用、除氟效果好、適于飲用水的超標氟處理。本專利技術的技術方案如下一種基于天然礦物質的除氟濾料的制備方法，其步驟是1.選用天然鈣、鎂系礦物質為原料，例如白云石、方解石等； 2.破碎礦石，篩分得到0. 5mm-2mm的顆粒；3.顆粒礦物質可經過煅燒或不煅燒兩種方式處理，若經過煅燒處理，入爐溫度應控制在200°C -550°C，保溫30-150分鐘，煅燒過程中保證均勻加熱，煅燒完畢后顆粒自然冷卻至常溫5°C -35 °C ；4.將步驟3中處理好的顆粒置于反應槽中，加入濃度為2% -30 % w/v的磷酸 (H3PO4)浸泡原料，原料磷酸(H3PO4)的質量體積比為1 0. 2-1. 5，浸泡2_24h ；或加入 2% -30% w/v的磷酸(H3PO4)與磷酸二氫鈣(Ca(H2PO4)2 -H2O)的混合溶液浸泡原料，原料 磷酸(H3PO4)與磷酸二氫鈣(Ca(H2P04)2*H20)的混合溶液質量體積比為1 0.4-1. 8，浸泡 2-Mh，處理完畢后去除廢酸液，再加入濃度為2% -20% w/v的氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)溶液浸泡4-48h，原料氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鉀(KOH)溶液的質量體積比為 1 0.1-1. 5，處理完畢后去除廢堿液，并用清水清洗至濾料pH為6. 5-8. 5，干燥后即得成品濾料。將制備好的除氟濾料填入濾柱內，將含氟水從濾柱中流過，當出水氟濃度超過 lmg/L后即開始再生。一種水處理除氟濾料的再生方法，其步驟是1.再生時采用氫氧化鈉(NaOH)溶液或明礬(KAl(SO4)2 · 12H20)溶液；2.在上步驟1中使用的氫氧化鈉(NaOH)溶液再生時按飽和除氟濾料與 0. 5%-1% w/v氫氧化鈉(NaOH)溶液的質量體積比1 0. 5_1 1浸泡6h_36h后，再用原水反復沖洗PH至6. 5-8. 5 ；或使用明礬(KAl (SO4)2 · 12H20)溶液再生時按飽和除氟濾料與 1% -5% w/v 明礬(KAl (SO4)2 · 12H20)溶液的質量體積比為 1 0. 5-1 1 浸泡 0. 5h_12h 后，再用原水反復沖洗PH至6. 5-8. 5，按上述兩種方法均可恢復除氟劑性能。上述方法制備的除氟濾料與市場現有的除氟材料相比，本專利技術具有以下優點1.吸附效率快，吸附容量高。在相同的條件下除氟容量是活性氧化鋁的1. 5-3. 5 倍，是活化沸石分子篩的7-10倍，除氟容量可高達:3mg/g，可大大降低水處理費用。2.制備工藝簡單，生產周期短。整個制備過程不需要復雜的反應過程、特殊設備和苛刻的反應溫度，操作簡單易行，便于控制，重現性好，適用于大批量生產。 3.原料充足，成本低廉。制備過程采用天然礦物質為原材料，購買方便，價格低廉， 安全性高，因此具有良好的應用前景。 4.再生成本低且方便，目前片堿市場價格約3. 5元/kg，以原水含量ang/L為例，處理后氟含量彡lmg/L,如除氟容量:3mg/g，按去除1. 5mg/L計算，每噸料可處理約2000 噸水，使用500L 片堿溶液浸泡再生，即使用片堿^g，因此處理成本為5kgX3.5元/ kg +2000噸水=0. 008元/噸水。5.再生后容量優于活性氧化鋁、沸石分子篩等除氟劑。6.濾料強度大，適合于水處理設備大規模應用。本專利技術的除氟劑無需調節pH對水質適應性廣，使用方便。在較短的水力停留時間下，仍保持很高的除氟能力，出水完全符合衛生部GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》。附圖說明圖1為一種自制除氟濾料與活性氧化鋁、活化沸石分子篩的除氟性能比較示意圖。結果表明，在相同條件下，自制除氟濾料除氟性能是活性氧化鋁的3. M倍，是活化沸石分子篩的11. 5倍，遠遠超過這兩種市場上常見的除本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱遲，李騰，
申請(專利權)人：朱遲，
類型：發明
國別省市：