專利名稱：用于降氟改水的濾料制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降低水中氟含量的濾料，尤其涉及一種用于降氟改水的濾料制備工藝。
背景技術(shù)：
氟是人體中較活潑的生理元素，可抑制或刺激某些酶素的活動(dòng)，大部分氟化物存在于硬組織內(nèi)，但過(guò)量則會(huì)引起氟中毒。地方性氟中毒是在富氟區(qū)的特定地質(zhì)地理?xiàng)l件影響下，人在這個(gè)環(huán)境中生活，長(zhǎng)期通過(guò)飲水?dāng)z入超過(guò)生理需要量的氟，而引起的一種慢性中毒疾患。臨床上主要表現(xiàn)為氟斑牙和氟骨癥，是一種嚴(yán)重危害人類健康的地方病。為此，需對(duì)高氟水進(jìn)行降氟處理。
目前常用的降氟改水方法有以下幾種1、混凝沉淀法常用的混凝劑有硫酸鋁、氯化鋁及堿式氯化鋁等。混凝劑在水中可形成大量膠體物質(zhì)，凝聚成絮狀物在沉淀過(guò)程中吸附水中的氟達(dá)到除氟目的。本法只適用于處理含氟5mg/L以下的水源水。其除氟過(guò)程為原水→混凝劑→混凝池→清水池→供水系統(tǒng)(壓力罐或水塔供水)。每除掉1毫克氟離子需要投加10毫克鋁離子，按此比例計(jì)算投加混凝劑的用量，加入混凝劑后，快速攪拌3分鐘，再緩慢攪拌2分鐘，使之形成礬花，然后靜止2-3小時(shí)，上清液進(jìn)入清水池。
本方法投加混凝劑后，水的適宜PH值為6.5～7.5，如原水PH值偏低，可投加石灰乳調(diào)節(jié)PH值至7左右，此法PH值的控制難度較大，水中氟含量＞5mg/L不能處理，也容易使處理后水的氯離子或硫酸根離子的過(guò)量增高，影響水質(zhì)。
2、活性氧化鋁法活性氧化鋁是將氧化鋁(Al2O3)在400～600°灼燒而成，是一種多孔性無(wú)機(jī)吸附劑，具有較大的面積，對(duì)氟有很強(qiáng)的離子交換及吸附作用。本法可處理含氟量10mg/L以下的水，除氟容量為1.2mg·F/g·Al2O3。除氟過(guò)程是先給活性氧化鋁結(jié)合上交換離子，才具有除氟效能。當(dāng)活性氧化鋁與高氟水接觸時(shí)，即釋放交換離子，并與水中氟離子結(jié)合。如以硫酸鋁為再生劑時(shí)，硫酸根為交換離子。常用的再生劑除硫酸鋁外，還有氫氧化鈉、硫酸、鹽酸等。
此法操作技術(shù)要求高，再生時(shí)間長(zhǎng)，而除氟劑和再生劑成本較高。處理水費(fèi)用高。經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)不好推廣。
3、骨炭吸附法骨炭除氟劑(BC除氟劑)，為0.8～1.6mm顆粒狀，具有較大的表面積，對(duì)氟有很好的吸附性能。它的主要成分是羥基磷酸鈣。除氟流程與活性氧化鋁基本相同。該方法的最適PH值為7；水與降氟礦料的接觸時(shí)間10分鐘以上；再生劑為氫氧化鈉，解吸1g氟需15g氫氧化鈉，以1％的溶液進(jìn)行再生，并用0.05N的稀酸中和濾床。除氟容量為3～4mgF/g·BC。
此法需頻繁再生，操作太復(fù)雜，除氟劑和再生劑成本較高，處理水容易產(chǎn)生異味，群眾不愿接受。
4、電滲析法電滲析器是由多層陰、陽(yáng)離子膜相互交替排列形而成。陰離子交換膜可使水中陰離子透過(guò)，陽(yáng)離子交換膜可使陽(yáng)離子透過(guò)。在外加電場(chǎng)的作用下，利用離子交換膜的這一特性，使水中的一部分離子遷移到另一部分水中，將水分成濃水和淡水，淡水中陰、陽(yáng)離子同時(shí)減少，氟含量也相應(yīng)降低。其除氟流程是將設(shè)備與原水接通，其出水分成濃水與淡水，濃水棄掉，淡水進(jìn)入蓄水池，再用泵或水塔送入用戶。
此法耗電量大，制水成本高，需頻繁倒極，適用于苦咸水和海水的淡化。
5、其它無(wú)機(jī)離子交換吸附劑法降氟國(guó)內(nèi)有采用含鋁和含鎂的兩種天然礦石混合后粘結(jié)加工成除氟濾料的文獻(xiàn)報(bào)道；有采用氧化鋁和石英砂研制除氟濾料的文獻(xiàn)報(bào)道；國(guó)外有采用碳酸鈣進(jìn)行廢水除氟的文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決目前降氟改水的濾料和工藝成本高，效果不理想，難以有效達(dá)到降氟改水目的的問(wèn)題，提供一種具有配制簡(jiǎn)單，易于制造，使用簡(jiǎn)便，能有效降低成本，達(dá)到良好降氟作用等優(yōu)點(diǎn)的用于降氟改水的濾料制備工藝。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種用于降氟改水的濾料制備工藝，它的步驟為，(1)它以天然沸石為原料，進(jìn)行精選后，粉碎至5-8目；(2)將粉碎后原料進(jìn)行高溫焙燒，其溫度為900-1000℃，時(shí)間為3-4小時(shí)；(3)將焙燒后物料冷卻后放入濃度為30％的鹽酸中18-24小時(shí)，進(jìn)行酸處理；(4)將酸處理后的物料沖洗干凈后，按照1∶0.03-0.05的比例與無(wú)機(jī)鹽混合后浸泡12-24小時(shí)，進(jìn)行鹽處理；(5)將鹽處理后的物料沖洗干凈后與2-10％濃度的氫氧化鈉溶液按照1∶0.02-1的比例混合浸泡10-30小時(shí)，進(jìn)行堿處理；(6)處理后的物料沖洗干凈后，放入1-5％濃度的明礬溶液中10-16小時(shí)，進(jìn)行活化；(7)將活化后的物料進(jìn)行酸堿平衡；(8)將物料干燥；(9)進(jìn)行保水處理，即可得到成品。
本發(fā)明選擇了天然沸石作為降氟改水的礦物原料。它具有硬度大、物理及化學(xué)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)，其具有特殊的結(jié)構(gòu)構(gòu)造，能與吸附性能強(qiáng)的礦物進(jìn)行匹配，在對(duì)匹配好的礦石進(jìn)行破碎加工并經(jīng)高溫及活化處理后制成降氟改水原料。對(duì)高氟水進(jìn)行處理，使其達(dá)到國(guó)家頒布的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(＜1mg/L)。
天然沸石礦物特性有以下幾點(diǎn)1、礦物通常呈淺色、硬度較大。
2、在與硅酸鹽類其它礦物相比，該礦物比重小，折光率最小。
3、晶格具有三度空間架狀構(gòu)造。在架狀骨干中具有寬闊的“孔道”，結(jié)晶格架中平衡負(fù)電荷的陽(yáng)離子易和周圍水溶液中的陽(yáng)離子發(fā)生交換，而不破壞晶體構(gòu)造。
4、具有較強(qiáng)的吸水性能隨著灼燒溫度的升高，礦石(加工到合適的粒度)起到了疏通礦石的孔道，擴(kuò)大表面積的作用，對(duì)促進(jìn)礦石對(duì)氟離子的交換吸附能力起到了決定性的作用。礦物礦石晶體內(nèi)的大量孔穴和通道(其體積可占礦石全部體積的50％)使其具有很大的表面積(可達(dá)400-1000m2/g)，決定礦石存在很大的“色散力”，加上礦石的特殊分子結(jié)構(gòu)，可形成比較大的靜電引力。當(dāng)?shù)V石內(nèi)部的水脫除以后，其空腔在應(yīng)力場(chǎng)的作用下，對(duì)周圍的氣體和液體產(chǎn)生很大的吸附作用。礦石中的孔道和空腔直徑一般在3×10-1～11×10-1nm和6×10-1～15×10-1nm之間。因此只能通過(guò)直徑比其小的物質(zhì)，并被吸附而較大分子直徑的物質(zhì)則不能通過(guò)和被吸附。同時(shí)又能溶出各種人體必須的微量元素。工業(yè)上利用礦石的這種選擇交換吸附、容出性能，制成各種礦料分別處理不同水質(zhì)，如礦化水、污水、中水、高氟水等。
礦物原料與活性炭吸附NH4+作用對(duì)比的情況，見下表礦物原料與活性炭對(duì)NH3+吸附率對(duì)比表

表中所列礦物原料的吸附性要明顯好于傳統(tǒng)的活性炭濾料。
本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明按水中氟濃度的高低定量投入高氟水降氟效果明顯。降氟后的水均能達(dá)到國(guó)家頒布的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。
2、本發(fā)明濾料加工工藝簡(jiǎn)單、物美價(jià)廉、運(yùn)行成本低、便于推廣應(yīng)用的目的。
3、采用本法降氟改水，不僅在含氟量高的飲用水能大幅度地降低氟含量至國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，而且使用硅酸鹽礦物原料，使降氟后的飲用水中，原水中的其他成分無(wú)明顯變化。
4、為保護(hù)環(huán)境，避免造成新的環(huán)境污染，本文提了簡(jiǎn)單有效的再生液中高濃度氟的處理方法，利用此法可使廢液完全達(dá)到我國(guó)關(guān)于地面水氟(不大于10mg/l)的排放標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
一種用于降氟改水的濾料制備工藝，它的步驟為，(1)它以天然沸石為原料，進(jìn)行精選后，粉碎至5-8目；(2)將粉碎后原料進(jìn)行高溫焙燒，其溫度為900-1000℃，時(shí)間為3-4小時(shí)，最好為溫度是950℃，時(shí)間是3小時(shí)；對(duì)經(jīng)過(guò)精選的天然沸石原料進(jìn)行高溫焙燒，其目的是清除沸石孔穴和孔道的有機(jī)物質(zhì)等，控制焙燒條件和時(shí)間使焙燒后沸石對(duì)水的吸附容量最大。
(3)將焙燒后物料冷卻后放入濃度為30％的鹽酸中18-24小時(shí)，進(jìn)行酸處理，最好為20小時(shí)；其達(dá)到以下目的清除沸石孔穴和孔道的SiO2、Fe2O3和有機(jī)物質(zhì)等雜物，從而使孔穴和孔道得到疏通；半徑小的H+置換半徑大的陽(yáng)離子，如Ca2+、Ma2+、Na+等，使孔道的有效空間拓寬；增加吸附活性中心。
(4)將酸處理后的物料沖洗干凈后，按照1∶0.03-0.05的比例與無(wú)機(jī)鹽混合后浸泡12-24小時(shí)，進(jìn)行鹽處理，時(shí)間最好為18小時(shí)；對(duì)沸石進(jìn)行鹽處理，使無(wú)機(jī)鹽的一價(jià)陽(yáng)離子置換沸石中的Ca2+、Ma2+等。
(5)將鹽處理后的物料沖洗干凈后與2-10％濃度的氫氧化鈉溶液按照1∶0.02-1的比例混合浸泡10-30小時(shí)，進(jìn)行堿處理，時(shí)間最好為24小時(shí)；經(jīng)過(guò)堿處理，調(diào)整沸石的孔道結(jié)構(gòu)，活性比表面積增大，能更好的吸附鋁鹽及其水解產(chǎn)物，成為鋁鹽良好的載體。經(jīng)由F-與Al3+的穩(wěn)定配位作用，可有效吸附去除水中的氟離子。
(6)處理后的物料沖洗干凈后，放入1-5％濃度的明礬溶液中10-16小時(shí)，進(jìn)行活化，時(shí)間最好為14小時(shí)，使改性沸石的活性得到進(jìn)一步的提高和穩(wěn)定；(7)將活化后的物料進(jìn)行酸堿平衡；(8)將物料干燥；(9)進(jìn)行保水處理，即可得到成品。
權(quán)利要求
1.一種用于降氟改水的濾料制備工藝，其特征是它的步驟為，(1)它以天然沸石為原料，進(jìn)行精選后，粉碎至5-8目；(2)將粉碎后原料進(jìn)行高溫焙燒，其溫度為900-1000℃，時(shí)間為3-4小時(shí)；(3)將焙燒后物料冷卻后放入濃度為30％的鹽酸中18-24小時(shí)，進(jìn)行酸處理；(4)將酸處理后的物料沖洗干凈后，按照1∶0.03-0.05的比例與無(wú)機(jī)鹽混合后浸泡12-24小時(shí)，進(jìn)行鹽處理；(5)將鹽處理后的物料沖洗干凈后與2-10％濃度的氫氧化鈉溶液按照1∶0.02-1的比例混合浸泡10-30小時(shí)，進(jìn)行堿處理；(6)處理后的物料沖洗干凈后，放入1-5％濃度的明礬溶液中10-16小時(shí)，進(jìn)行活化；(7)將活化后的物料進(jìn)行酸堿平衡；(8)將物料干燥；(9)進(jìn)行保水處理，即可得到成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于降氟改水的濾料制備工藝，其特征是所述步驟(2)中，焙燒溫度為950℃，時(shí)間為3小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于降氟改水的濾料制備工藝，其特征是所述步驟(3)中，酸處理時(shí)間為20小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于降氟改水的濾料制備工藝，其特征是所述步驟(4)中，鹽處理的時(shí)間為18小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于降氟改水的濾料制備工藝，其特征是所述步驟(5)中，堿處理時(shí)間為24小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于降氟改水的濾料制備工藝，其特征是所述步驟(6)中，活化時(shí)間為14小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于降氟改水的濾料制備工藝。它具有配制簡(jiǎn)單，易于制造，使用簡(jiǎn)便，降低成本，降氟效果好等優(yōu)點(diǎn)，其方法為(1)以天然沸石為原料，精選后粉碎至5－8目；(2)進(jìn)行900－1000℃高溫焙燒，時(shí)間為3－4小時(shí)；(3)將物料冷卻后放入濃度為30％的鹽酸中18－24小時(shí)，進(jìn)行酸處理；(4)將酸處理后的物料沖洗干凈后，按照1∶0.03－0.05的比例與無(wú)機(jī)鹽混合后浸泡12－24小時(shí)，進(jìn)行鹽處理；(5)將鹽處理后的物料沖洗干凈后與2－10％濃度的氫氧化鈉溶液按照1∶0.02－1的比例混合浸泡10－30小時(shí)，進(jìn)行堿處理；(6)處理后的物料沖洗干凈后，放入1－5％濃度的明礬溶液中10－16小時(shí)，進(jìn)行活化；(7)將活化后的物料進(jìn)行酸堿平衡；(8)將物料干燥；(9)進(jìn)行保水處理，即可得到成品。
文檔編號(hào)B01J20/10GK101088604SQ20071001589
公開日2007年12月19日 申請(qǐng)日期2007年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月14日
發(fā)明者李壽山 申請(qǐng)人:山東乾天工貿(mào)有限公司, 山東省物化探勘查院