本发明涉及一种除氟滤料的生产方法，尤其是一种适用于除氟容量高的镁掺杂羟基磷灰石除氟滤料的生产方法。
背景技术：
氟是人体必需微量元素之一，与钙磷代谢有密切关系。人体摄入氟的主要形式是通过饮水，摄入适量的氟能增强机体骨、齿的硬度，促进酶系统新陈代谢，帮助传递神经兴奋。但当人体长期摄入氟含量超过1.5mg/L，轻者引起氟斑牙，重者会引起氟骨症。因此，寻找降低饮水中氟的方法，在饮用水净化领域内具有重要意义。
目前吸附法是去除饮用水中过量氟应用最广泛的方法，除氟吸附剂品种较多，如活性氧化铝、活性炭、沸石、高岭土、骨炭和羟基磷灰石等，在不同时期都曾风靡一时过，但考虑到二次污染、成本和除氟容量，许多吸附剂并未得到实际应用。
如活性氧化铝除氟容量低，一般只有0.8-2mg/L，且在除氟过程中需要调节pH值，增加了使用的复杂性，目前应用较少；活性炭的除氟容量低,再生困难，没有得到很好的推广应用；骨炭除氟的出水色度、浊度和嗅味一直不能令人满意，且在连续的水流中稳定性较差，已经基本退出我国市场。
羟基磷灰石是一种新型除氟滤料，因其具有吸附性能高、无毒无污染、可重复利用等众多优点，研究者们不断对其进行改性研究。如发明专利号为ZL201010264616.1公开了一种饮用水除氟滤料的生产方法,这种除氟滤料为多孔球形羟基磷灰石；发明专利号为ZL201110311033.4公开了凹凸棒土负载羟基磷灰石复合除氟滤球的生产方法；发明专利号为ZL201410742909.4公开了一种铝掺杂羟基磷灰石除氟滤料的生产方法。上述专利文献中均以羟基磷灰石为主体，逐步对其进行改性以达到深度除氟的目的，但是材料的成本仍然相对较高，除氟容量需要进一步提高。而提高除氟容量，降低成本，提高应用的安全性是除氟剂改性的永恒主题。
另外，羟基磷灰石被广泛应用于医学领域中的骨骼和牙齿植入,而镁取代羟基磷灰石最近被用于骨组织工程中人工骨替代品，镁的加入可以刺激成骨细胞增殖，说明镁具有很好的生物相容性，在饮用水中不存在进入人体的隐患，但有关镁掺杂羟基磷灰石材料目前研究较少。
技术实现要素：
技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提出一种方法简单、除氟容量高的镁掺杂羟基磷灰石除氟滤料的生产方法。
技术方案：本发明的镁掺杂羟基磷灰石除氟滤料的生产方法，包括如下步骤：
(1)采用工业级的可溶性钙盐、磷酸、氨水和可溶性镁盐为原料；
(2)按照镁钙摩尔比确定可溶性镁盐和钙盐的投加质量；
(3)将确定投加质量的可溶性镁盐和钙盐用水调成糊状，并加入到反应釜中，边加入边搅拌至均匀；
(4)按照可溶性镁盐和钙盐的摩尔数之和与磷酸的摩尔比确定磷酸的投加量；
(5)按照磷酸与水的体积比1：3配制磷酸溶液；
(6)将配置好的磷酸溶液滴加到反应釜中；
(7)在磷酸滴加的过程中，同时向反应釜中逐滴加入氨水调整反应体系的pH值；
(8)待磷酸滴加完后，常温下继续搅拌；
(9)反应釜停止搅拌，静置陈化0.5h；
(10)取出产物,进行脱水、洗涤、干燥、粉碎,得到镁掺杂羟基磷灰石除氟滤料。
所述镁钙摩尔比为0.05-0.4。
所述可溶性镁盐和钙盐的摩尔数之和与磷酸的摩尔比为1.4-1.8。
所述反应体系的pH值实时保持在8-11的范围。
所述磷酸滴加完之后，继续在常温下搅的时间为0.5-2小时。
有益效果：为了进一步提高羟基磷灰石物理化学特性及其在水处理中的应用，本发明对羟基磷灰石进行掺镁改性，采用廉价工业级可溶性镁盐、钙盐、磷酸和氨水为原料，合成镁掺杂羟基磷灰石滤料，其中氨水起到调控反应体系pH值的作用，以保证产品的纯度和除氟容量；由于Mg的原子半径比Ca半径小，则少量的镁掺杂可以使羟基磷灰石的结构发生畸变，晶格缺陷增加，结晶度下降，晶粒尺寸减小，比表面积增大，表面物理吸附反应增多，从而对羟基磷灰石除氟起到增效作用，提高了产品的除氟容量。主要有以下优点：
1、产品的除氟容量高，与已有技术相比，产品的除氟容量提高2-3倍,在运行过程中不需再生，除氟效果长期稳定；
2、采用廉价工业级材料生产，常温下制备，生产和使用工艺、设备简单易控，有利于大规模生产和推广利用；
3、不会存在二次污染，产品的产率和纯度高，无副产物杂质如磷酸盐的生成。
具体实施方式
本发明的镁掺杂羟基磷灰石除氟滤料的生产方法，步骤如下：
(1)采用工业级的可溶性钙盐、磷酸、氨水和可溶性镁盐为原料；
(2)按照镁钙摩尔比为0.05-0.4的比例确定可溶性镁盐和钙盐的投加质量；
(3)将确定投加质量的可溶性镁盐和钙盐用水调成糊状，并加入到反应釜中，边加入边搅拌至均匀；
(4)按照可溶性镁盐和钙盐的摩尔数之和与磷酸的摩尔比为1.4-1.8的比例确定磷酸的投加量；
(5)按照磷酸与水的体积比1：3配制磷酸溶液；
(6)将配置好的磷酸溶液滴加到反应釜中，滴加到反应釜中的磷酸溶液滴加速度为200L/h；
(7)在磷酸滴加的过程中，同时向反应釜中逐滴加入氨水，使反应体系的pH值实时保持在8-11的范围；
(8)待磷酸滴加完后，常温下继续搅拌0.5-2小时；
(9)反应釜停止搅拌，静置陈化0.5h；
(10)取出产物,进行脱水、洗涤、干燥、粉碎,得到镁掺杂羟基磷灰石除氟滤料
下面以实施例对本发明作进一步的描述：
以一吨反应釜为例，选用工业级原料：硝酸钙，含量为99％；硝酸镁，含量为99％；磷酸，含量为85％，密度为1.7g/mL；氨水，含量为20％。
实施例1：
1、按照镁钙摩尔比为0.06，称取硝酸钙236kg，硝酸镁12.82kg，用水调成糊状，把糊状硝酸镁和硝酸钙混合液加入反应釜中，边加入边搅拌至均匀；
2、按照可溶性镁盐和钙盐的摩尔数之和与磷酸的摩尔比为1.5的比例确定磷酸的投加量为69L
3、按照磷酸与水的体积比1：3，将69L的磷酸加入207L的水中搅拌均匀配成溶液；
4、将上述磷酸溶液滴加到反应釜，控制滴加速度为200L/h；
5、在磷酸滴加的过程中，同时向反应釜中逐滴加入氨水，调节反应体系的pH值为9；
6、磷酸滴加完后，继续搅拌1h；
7、停止搅拌，静置陈化0.5h；
8、取出产物,进行脱水、洗涤、干燥、粉碎,得到镁掺杂羟基磷灰石除氟滤料。
实施例2：
1、按照镁钙摩尔比为0.12，称取硝酸钙236kg，硝酸镁25.64kg，用水调成糊状，把糊状硝酸镁和硝酸钙混合液加入反应釜中，边加入边搅拌至均匀；
2、按照可溶性镁盐和钙盐的摩尔数之和与磷酸的摩尔比为1.6的比例确定磷酸的投加量为68L；
3、按照磷酸与水的体积比1：3，将68L的磷酸加入204L0L的水中,搅拌均匀配成溶液；
3、将上述磷酸溶液滴加到反应釜，控制滴加速度为200L/h；
4、在磷酸滴加的过程中，同时向反应釜中逐滴加入氨水，调节反应体系的pH值为10；
5、磷酸滴加完后，继续在常温下搅拌1.5h；
6、停止搅拌，静置陈化0.5h；
7、取出产物,进行脱水、洗涤、干燥、粉碎,得到镁掺杂羟基磷灰石除氟滤料。
实施例3：
1、按照镁钙摩尔比为0.24，称取硝酸钙236kg，硝酸镁51.28kg，用水调成糊状，把糊状硝酸镁和硝酸钙混合液加入反应釜中，边加入边搅拌至均匀；
2、按照可溶性镁盐和钙盐的摩尔数之和与磷酸的摩尔比为1.8的比例确定磷酸的投加量为67L；
3、按照磷酸与水的体积比1：3，将67L的磷酸加入201L的水中,搅拌均匀配成溶液；
3、将上述磷酸溶液滴加到反应釜，控制滴加速度为200L/h；
4、在磷酸滴加的过程中，同时向反应釜中逐滴加入氨水，调节反应体系的pH值为11；
5、磷酸滴加完后，常温下搅拌2h；
6、停止搅拌，继续静置陈化0.5h；
7、取出产物,进行脱水、洗涤、干燥、粉碎,得到镁掺杂羟基磷灰石除氟滤料。