一種鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產(chǎn)方法
【專利摘要】一種鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產(chǎn)方法，采用鋁礬土、鹽酸、氫氧化鈣、磷酸為主體原料；稱取鋁礬土，在馬弗爐中焙燒后放入反應(yīng)釜中，按照鋁礬土質(zhì)量加入鹽酸進(jìn)行加溫酸溶反應(yīng)；加入鋁酸鈉充分反應(yīng)，得到鋁基材料半成品濾液；在另一反應(yīng)釜中加入5倍于氫氧化鈣質(zhì)量的水，加熱并保持水溫；將氫氧化鈣用冷水調(diào)成糊狀加入反應(yīng)釜中，攪拌均勻；將磷酸配制成磷酸溶液向反應(yīng)釜中滴加，待磷酸溶液滴加完成后，加入鋁基材料半成品濾液，繼續(xù)保溫進(jìn)行摻雜反應(yīng)；自然冷卻到室溫，取出產(chǎn)物，脫水、洗滌、干燥、粉碎。通過鋁取代部分羥基磷灰石中的鈣，使得材料帶有正電性，提高了與負(fù)電性的氟離子的靜電吸附，從而提高了材料的除氟能力。
【專利說明】一種鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種除氟濾料的生產(chǎn)方法，這種除氟濾料是鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料。

【背景技術(shù)】
[0002]飲用高氟水造成的氟中毒是涉及世界范圍的地方病。目前國內(nèi)外最常用的除氟方法主要是吸附法，除氟吸附劑品種較多，如沸石、粘土、活性炭、活性氧化鋁、骨碳和羥基磷灰石等，在不同時(shí)期分別有所應(yīng)用，但由于存在各種各樣問題，大多數(shù)目前已經(jīng)不再使用。
[0003]如沸石受原水水質(zhì)干擾大，除氟容量低，沒有得到很好的推廣應(yīng)用；骨碳除氟的出水色度、濁度和嗅味經(jīng)常不能令人滿意，已經(jīng)基本退出我國市場；80年代中期，活性氧化鋁曾流行一時(shí)，但由于利用活性氧化鋁除氟時(shí)，需降低原水的PH值，除氟劑易板結(jié)，使用壽命短，鋁溶出超標(biāo)等問題，而被停止使用。
[0004]羥基磷灰石是目前應(yīng)用效果較好的一種除氟劑，且不斷在研究改進(jìn)。如發(fā)明專利號(hào)為ZL201010264616.1公開了一種飲用水除氟濾料的生產(chǎn)方法，這種除氟濾料為多孔球形羥基磷灰石；發(fā)明專利號(hào)為ZL201110311033.4公開了凹凸棒土負(fù)載羥基磷灰石復(fù)合除氟濾球的生產(chǎn)方法。上述專利中的羥基磷灰石的粉料比表面積大，除氟容量高，但在水體中不易截留；羥基磷灰石的球料具有再生易、出水流暢等優(yōu)點(diǎn)，但除氟容量相對較低。
[0005]目前還有一些新型除氟濾料的報(bào)道，如鎂質(zhì)除氟劑、殼聚糖除氟劑等，這類除氟劑雖然除氟容量高，但原料成本相對較高，制備工藝相對復(fù)雜，沒有工業(yè)應(yīng)用；還有一些納米材料作為除氟濾料，如納米分子篩、納米活性氧化鋯、氧化鐵-氧化鋁復(fù)合納米除氟材料等，雖然吸附比表面積會(huì)增大，但作為除氟濾料，納米級(jí)材料不易截留，留存在飲用水中，存在侵入人體的危險(xiǎn)。因此也沒有工業(yè)應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，充分利用羥基磷灰石和活性鋁除氟的優(yōu)勢，提供一種價(jià)格低廉、制備和應(yīng)用工藝簡單、除氟容量高、易于在大規(guī)模工業(yè)中應(yīng)用的鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產(chǎn)方法。
[0007]技術(shù)方案:本發(fā)明的鋁基羥基磷灰石雜化材料的生產(chǎn)方法，采用鋁礬土、鹽酸、氫氧化鈣、磷酸為主體原料；包括如下步驟:
[0008](I)將鋁礬土粉碎，過325目篩子；
[0009](2)稱取鋁礬土，在馬弗爐中焙燒I?1.5h，焙燒溫度為600°C?700°C ；
[0010](3)將焙燒好的鋁礬土放入反應(yīng)釜中，按照鋁礬土質(zhì)量加入鹽酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，鋁礬土質(zhì)量與鹽酸的體積之比為1:1.5，對反應(yīng)釜進(jìn)行加溫，使酸浸溫度為85°C?95°C，酸化時(shí)間為2?3h ;
[0011](4)緩慢加入鋁酸鈉，鋁酸鈉與鋁礬土的質(zhì)量比1:5?10，保持溫度為80°C?90°C，反應(yīng)4?5h，冷卻至室溫抽濾，得到鋁基材料半成品濾液，待用；
[0012](5)按照氫氧化鈣和磷酸的鈣磷摩爾比1.45?1.75確定氫氧化鈣和磷酸的投加質(zhì)量，在另一反應(yīng)爸中加入5倍于氫氧化I丐投加質(zhì)量的水,加熱至60°C?90°C,并保持水溫；
[0013](6)將確定投加質(zhì)量的氫氧化鈣用冷水調(diào)成糊狀，把糊狀氫氧化鈣加入反應(yīng)釜中，邊加入邊攪拌至均勻；
[0014](7)將確定投加質(zhì)量的磷酸加入到3倍于磷酸體積的水中，配制成磷酸溶液；
[0015](8)將配制成的磷酸溶液向反應(yīng)釜中滴加，控制滴加速度約為200L/h，邊滴邊攪拌；
[0016](9)待憐酸溶液滴加完成后，加入招基材料半成品濾液，招基材料半成品濾液與氣氧化鈣的質(zhì)量比為7?20:1 ;
[0017](10)繼續(xù)攪拌，保持溫度為60V?90°C，反應(yīng)I?2h ;
[0018](11)自然冷卻到室溫，取出產(chǎn)物，進(jìn)行脫水、洗滌、干燥、粉碎，即得到鋁摻雜羥基磷灰除氟濾料。
[0019]有益效果:本發(fā)明采用廉價(jià)工業(yè)級(jí)鋁礬土、氫氧化鈣、磷酸和鹽酸為主體原料，制備鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料，該材料通過鋁取代部分羥基磷灰石中的鈣，使得材料帶有正電性，提高了與負(fù)電性的氟離子的靜電吸附，從而提高了材料的除氟能力；材料中的活性羥基與氟離子發(fā)生交換反應(yīng)，有利于降低水體中的氟離子；材料的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于網(wǎng)捕水體中鋁離子和羥基磷灰石粉體的作用，解決了水體中鋁離子超標(biāo)和水體澄清度的問題；同時(shí)材料中存在的鋁基活性組分可以促使羥基磷灰石不斷再生，提高材料的使用壽命。材料的總體除氟容量比單一的羥基磷灰石除氟濾料提高2-3倍，比活性氧化鋁除氟濾料提高4倍；主要有以下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1、產(chǎn)品的除氟容量高，與已有技術(shù)相比，產(chǎn)品的除氟容量提高2-3倍，在運(yùn)行過程中不需再生，除氟效果長期穩(wěn)定；
[0021]2、采用廉價(jià)材料生產(chǎn)，生產(chǎn)和使用工藝簡單易控，產(chǎn)品成品低，有利于大規(guī)模生產(chǎn)和推廣利用；
[0022]3、不存在常見的鋁基水處理材料存在的鋁離子含量超標(biāo)的安全隱患。

【具體實(shí)施方式】
[0023]以3噸反應(yīng)釜為例，工業(yè)級(jí)氫氧化鈣含量92%，磷酸含量85%，鹽酸含量為34 %。
[0024]實(shí)施例1、
[0025]1.將鋁礬土粉碎，過325目篩子；稱取700Kg的鋁礬土，在馬弗爐中焙燒1.5h，焙燒溫度為600°C ；
[0026]2.將焙燒好的鋁礬土放入反應(yīng)釜中，加入鹽酸1000L，進(jìn)行酸溶反應(yīng)，酸浸溫度為85°C，酸化 3h ；
[0027]3.在反應(yīng)釜中緩慢加入70Kg鋁酸鈉，在溫度為80°C條件下，反應(yīng)5h，待反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫抽濾，得到鋁基材料半成品濾液，待用；
[0028]4.在另一反應(yīng)釜中加入500L水，加熱至60°C，并保持水溫；
[0029]5.稱取氫氧化I丐125Kg,用冷水調(diào)成糊狀,加入到反應(yīng)爸中，攪拌5分鐘；
[0030]6.將105kg磷酸加入315kg的水中攪拌均勻配成溶液；
[0031]7.將上述磷酸溶液滴加到反應(yīng)釜中，控制滴加速度為200L/h，邊滴邊攪拌；
[0032]8.待憐酸溶液加完后，加入招基材料半成品濾液，招基材料半成品濾液與氣氧化隹丐的質(zhì)量比為7?20:1 ;
[0033]9.繼續(xù)攪拌，保持溫度60°C，反應(yīng)120min ；
[0034]10.取出產(chǎn)物，自然冷卻到室溫，進(jìn)行脫水、洗滌、干燥、粉碎，得到鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料。
[0035]實(shí)施例2、
[0036]1.將鋁礬土粉碎，過325目篩子；稱取100Kg的鋁礬土，在馬弗爐中焙燒1.5h，焙燒溫度為650°C ；
[0037]2.將焙燒好的鋁礬土放入反應(yīng)釜中，加入鹽酸1500L，進(jìn)行酸溶反應(yīng)，酸浸溫度為90°C，酸化 3h ；
[0038]3.在反應(yīng)釜中緩慢加入10Kg鋁酸鈉，在溫度為90°C條件下，反應(yīng)5h。待反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫抽濾，得到鋁基材料半成品濾液，待用；
[0039]4.在另一反應(yīng)釜中加入500L水，加熱至75°C ；
[0040]5.稱取氫氧化|丐125Kg,用冷水調(diào)成糊狀,加入到反應(yīng)爸中，攪拌5分鐘；
[0041]6.將10kg磷酸加入300kg的水中攪拌均勻配成溶液；
[0042]7.將上述磷酸溶液滴加到反應(yīng)釜中，控制滴加速度為200L/h，，邊滴邊攪拌；
[0043]8.待憐酸溶液加完后，加入招基材料半成品濾液，招基材料半成品濾液與氣氧化隹丐的質(zhì)量比為7?20:1 ;
[0044]9.繼續(xù)攪拌，保持溫度75 °C，反應(yīng)120min ；
[0045]10.取出產(chǎn)物，自然冷卻到室溫，進(jìn)行脫水、洗滌、干燥、粉碎，得到鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料。
[0046]實(shí)施例3、
[0047]1.將鋁礬土粉碎，過325目篩子；稱取1400Kg的鋁礬土，在馬弗爐中焙燒1.5h，焙燒溫度為700°C ；
[0048]2.將焙燒好的鋁礬土放入反應(yīng)釜中，加入鹽酸2100L，進(jìn)行酸溶反應(yīng)，酸浸溫度為95°C，酸化 3h ；
[0049]3.在反應(yīng)釜中緩慢加入140Kg鋁酸鈉，在溫度為90°C條件下，反應(yīng)5h。待反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫抽濾，得到鋁基材料半成品濾液，待用；
[0050]4.在另一反應(yīng)釜中加入500L水，加熱至90°C ；
[0051]5.稱取氫氧化鈣125Kg，用冷水調(diào)成糊狀，加入到反應(yīng)釜中，攪拌5分鐘；
[0052]6.將10kg磷酸加入300kg的水中攪拌均勻配成溶液；
[0053]7.將上述磷酸溶液滴加到反應(yīng)釜中，控制滴加速度為200L/h，，邊滴邊攪拌；
[0054]8.待憐酸溶液加完后，加入招基材料半成品濾液，招基材料半成品濾液與氣氧化隹丐的質(zhì)量比為7?20:1 ;
[0055]9.繼續(xù)攪拌，保持溫度90°C，反應(yīng)I?2h ;；
[0056]10.取出產(chǎn)物，自然冷卻到室溫，進(jìn)行脫水、洗滌、干燥、粉碎，得到鋁摻雜基羥基磷灰石除氟濾料。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料的生產(chǎn)方法，采用鋁礬土、鹽酸、氫氧化鈣、磷酸為主體原料；其特征在于，包括如下步驟: (1)將鋁礬土粉碎，過325目篩子； (2)稱取鋁礬土，在馬弗爐中焙燒I?1.5h，焙燒溫度為600°C?700°C ； (3)將焙燒好的鋁礬土放入反應(yīng)釜中，按照鋁礬土質(zhì)量加入鹽酸進(jìn)行酸溶反應(yīng)，鋁礬土質(zhì)量與鹽酸的體積之比為1:1.5，對反應(yīng)釜進(jìn)行加溫，使酸浸溫度為85°C?95°C，酸化時(shí)間為2?3h ; (4)緩慢加入鋁酸鈉，鋁酸鈉與鋁礬土的質(zhì)量比1:5?10，保持溫度為80°C?90°C，反應(yīng)4?5h，冷卻至室溫抽濾，得到鋁基材料半成品濾液，待用； (5)按照氫氧化鈣和磷酸的鈣磷摩爾比1.45?1.75確定氫氧化鈣和磷酸的投加質(zhì)量，在另一反應(yīng)釜中加入5倍于氫氧化鈣投加質(zhì)量的水，加熱至60°C?90°C，并保持水溫； (6)將確定投加質(zhì)量的氫氧化鈣用冷水調(diào)成糊狀，把糊狀氫氧化鈣加入反應(yīng)釜中，邊加入邊攪拌至均勻； (7)將確定投加質(zhì)量的磷酸加入到3倍于磷酸體積的水中，配制成磷酸溶液； (8)將配制成的磷酸溶液向反應(yīng)釜中滴加，控制滴加速度為200L/h，邊滴邊攪拌； (9)待憐酸溶液滴加完成后，加入招基材料半成品濾液，招基材料半成品濾液與氣氧化隹丐的質(zhì)量比為7?20:1 ； (10)繼續(xù)攪拌，保持溫度為60V?90°C，反應(yīng)I?2h; (11)自然冷卻到室溫，取出產(chǎn)物，進(jìn)行脫水、洗滌、干燥、粉碎，即得到鋁摻雜羥基磷灰石除氟濾料。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK104399426SQ201410742909
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】馮莉, 劉澤山, 苗真勇, 邵菊芳, 石美 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)