专利名称：一种基于天然矿物的水处理除氟滤料的制备及再生方法
技术领域：
本发明涉及一种水处理除氟滤料的制备使用和再生技术。
背景技术：
氟作为机体生命活动必需的微量元素，具有多方面的生理作用。但是，如果摄氟量过高，会影响人体的钙、磷代谢，使人体的物质代谢和生理功能发生紊乱，从而造成氟骨症、 氟斑牙等氟中毒症状。截至2003年底，全国有氟斑牙患者3877万人，氟骨症患者284万人， 有4194万饮水型地方性氟中毒病区人口需要除氟改水。《全国农村饮水安全工程“十一五” 规划》指出，“十一五”期间全国要解决1.6亿农村人口的饮水安全问题，力争用十年时间解 决全国农村饮水安全问题。预防地方性氟中毒的根本措施主要有寻找低氟水源和理化法除 氟两种，当区域内无低氟水源时，必须采用理化法除氟。除氟的方法主要有吸附法、电凝聚法、反渗透法、离子交换法、化学沉淀法和混凝沉降法等。由于吸附法的成本较低，而且除氟效果较好，所以一直是含氟废水处理的重要方 法。目前最常用的除氟滤料是活性氧化铝，具有技术成熟、除氟效果好等优点，但由于其制 备过程繁琐、成本高，因此，在实际水处理中的应用，尤其是经济欠发达地区的广泛应用还 存在很大困难。另外，铝硅酸盐矿物、沸石等也可加工成除氟滤料，但均需进行改性活化，并 添加造孔剂、粘结剂等，大大增加了制备成本，也限制了其实际应用范围。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是避免上述现有技术所存在的不足之处，利用铝土矿 石煅烧脱水生成活性氧化铝来制备除氟滤料以及除氟滤料的再生方法。本发明的技术方案如下一种基于天然矿物的水处理除氟滤料的制备方法，其特征在于选择氧化铝质量 百分比不小于40 %的铝土矿矿石为原料，将铝土矿矿石破碎，筛分取0. 5-2mm的颗粒；颗 粒状铝土矿用0. l-5mol/L的盐酸浸泡24-48小时，然后用自来水浸泡12-24小时并反 复冲洗多次；烘干后采用梯度控温煅烧，即先在300°C -400°C下煅烧20-30分钟，然后在 7000C -800°C下煅烧1-2小时，冷却到室温后即得除氟滤料。所述的水处理除氟滤料的再生方法，其特征在于把制备的除氟滤料装填在滤柱 内，把含氟水以l_2h的水力停留时间从滤柱中流过，当出水氟质量浓度超过设定标准后再 生，即用用2-4mol/L无机铝盐浸泡除氟滤料24-48小时，然后用清水洗涤3_5次即可重复 使用。所述的水处理除氟滤料的再生方法，其特征在于所述的设定标准为出水氟质量浓 度超过lmg/Lo本发明将颗粒状铝土矿用盐酸进行预处理，可溶解其中的碳酸钙，并用清水冲洗 溶解性产物，避免碳酸钙煅烧生成的氧化钙在除氟过程中使溶液PH值升高，而降低除氟效率。
本发明采用梯度温控煅烧可使脱水孔隙生成过程分段进行，使煅烧后的铝土矿孔 隙分布更均勻，比表面积更大、强度更高。本发明有益之处体现在以下几个方面1、铝土矿是一种来源很广的非金属矿原料，用来制备除氟吸附剂滤料，具有成本 低廉的特点，适合我国广大落后地区用作改水材料。2、铝土矿矿石本身具有较高的强度，直接破碎成为0. 5-2mm的颗粒状，经过预处 理后煅烧得到高强度的颗粒滤料，省却了用工业活性氧化铝制备除氟吸附剂造粒的麻烦， 降低了生产成本。3、铝土矿主要矿物成分是铝的氢氧化物，包括一水硬铝石、或/和一水软铝石、或 /和三水铝石。铝土矿矿石经过350-80(TC高温煅烧，铝氢氧化物脱水转变为Y-Al2O3或/ 和α -Al2O3，由于脱水产生纳米孔和纳米晶畴结构，煅烧铝土矿具有很高比表面、高吸附活 性。因此，高温煅烧铝土矿可以作为优良的除氟吸附材料。4、用铝土矿高温煅烧制备的除氟吸附剂吸附饱和后可通过再生剂进行再生处理， 恢复其除氟能力后多次重复使用。
图1铝土矿500°C煅烧后高分辨投射电镜图像，显示三水铝石片状晶体由于脱水 形成纳米孔和纳米晶畴结构。图2500°C煅烧铝土矿的X射线衍射图谱，A代表一水硬铝石脱水形成的氧化铝的 衍射峰，P代表铝土矿中杂质叶腊石的衍射峰。
具体实施例方式基于天然矿物的水处理除氟滤料的制备方法1)选择氧化铝质量百分比不小于40%的铝土矿矿石；2)铝土矿矿石破碎，筛分取0. 5-2mm的颗粒；3)颗粒状铝土矿用0. l-5mol/L的盐酸浸泡24_48小时，然后用清水浸泡24小时 并冲洗3次，再放入烘箱中在102°C干燥2小时取出。4)处理过的颗粒状铝土矿采用梯度控温煅烧，即先在300°C下煅烧0. 5小时，然后 在700°C下煅烧1-2小时，冷却到室温后即得除氟滤料。5)除氟滤料装填实验柱，以氟浓度为8mg/L的模拟地下水作为进水， 进行动态实 验，出水氟离子浓度超过lmg/L后停止使用，用2mol/L无机铝盐浸泡30-36小时，然后用清 水冲洗3次后即可重复使用。
权利要求
一种基于天然矿物的水处理除氟滤料的制备方法，其特征在于选择氧化铝质量百分比不小于40％的铝土矿矿石为原料，将铝土矿矿石破碎，筛分取0.5-2mm的颗粒；颗粒状铝土矿用0.1-5mol/L的盐酸浸泡24-48小时，然后用自来水浸泡12-24小时并反复冲洗多次；烘干后采用梯度控温煅烧，即先在300℃-400℃下煅烧20-30分钟，然后在700℃-800℃下煅烧1-2小时，冷却到室温后即得除氟滤料。
2.权利要求1所述的水处理除氟滤料的再生方法，其特征在于把制备的除氟滤料装填 在滤柱内，把含氟水以l_2h的水力停留时间从滤柱中流过，当出水氟质量浓度超过设定标 准后再生，即用2-4mol/L无机铝盐浸泡除氟滤料24-48小时，然后用清水洗涤3_5次即可 重复使用。
3.权利要求2所述的水处理除氟滤料的再生方法，其特征在于所述的设定标准为出水 氟质量浓度超过lmg/L。
全文摘要
本发明公开一种基于天然矿物的水处理除氟滤料的制备及再生方法。本发明是以一种天然铝土矿矿石为原料，经破碎、筛分和盐酸预处理后再高温二阶段煅烧、冷却即得除氟滤料。运行失效后可用无机铝盐浸泡后重复使用。利用本发明除氟滤料处理后的水完全可以达到生活饮用水中氟含量应低于1.0mg/L的标准，且原材料来源广泛，制备简便，成本低，具有较好的应用前景。
文档编号B01J20/34GK101838042SQ201010046560
公开日2010年9月22日 申请日期2010年1月19日 优先权日2010年1月19日
发明者史亚丹, 王延明, 王超, 胡真虎, 苏馈足, 袁守军, 陈天虎 申请人:合肥工业大学