專利名稱:鋁改性赤泥除氟吸附劑的制備及應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本方法屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種鋁改性赤泥吸附劑的制備及應(yīng)用方法。
技術(shù)背景
氟元素是生物所需必要微量元素，根據(jù)WHO建議，飲用水中最適氟化物濃度應(yīng)在 0.5 1.0mg/L，高于此范圍的濃度可能導(dǎo)致氟中毒。我國(guó)是氟污染大國(guó)，很多地區(qū)由于地 質(zhì)條件或工業(yè)污染，水體中氟濃度嚴(yán)重超標(biāo)。
近年來，國(guó)內(nèi)外針對(duì)水體中氟離子的去除出現(xiàn)了很多工藝，但大體上研究的熱點(diǎn) 集中在吸附工藝、絮凝法、化學(xué)沉淀法、離子交換樹脂法、電化學(xué)法、膜工藝等。相比較而言， 吸附法以其較低成本和較好的去除效果，目前在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛。
目前常用的吸附材料主要包括氧化鋁、骨碳、沸石等天然礦物質(zhì)等，但多數(shù)專利報(bào) 道都是基于上述材料所進(jìn)行的改性處理，以其提高吸附容量和效能，如改性殼聚糖改性制 備除氟劑方法(專利公開號(hào)CN101244378)；鋁改性蒙脫石除氟材料制備及應(yīng)用方法(專利 公開號(hào)CN1315293)；改性沸石除氟濾料的生產(chǎn)方法及其相適應(yīng)除氟工藝(CN1795981)，以 及一種高效除氟劑及其制備方法和應(yīng)用(CN101091903)等等。上述除氟吸附劑普遍存在或 是吸附除氟效果不佳，或是除氟運(yùn)行成本過高等缺點(diǎn)。因此尋找一種相對(duì)高效廉價(jià)的除氟 吸附劑就成為當(dāng)務(wù)之急。
氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢礦渣，因其富含氧化鐵(20 50% )呈紅褐色而被稱 之為赤泥。在氧化鋁生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1噸Al2O3會(huì)產(chǎn)生0. 5 1. 2噸的廢礦渣，近年我 國(guó)氧化鋁工業(yè)的高速發(fā)展，2008年已近2000萬噸。赤泥年堆積量也達(dá)到1500-2000萬噸/ 年。一方面，大量強(qiáng)堿性、高鹽度的赤泥廢棄物露天堆存，不僅占用大量土地資源，而且對(duì)土 壤、水體和地下水，以及區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量都造成嚴(yán)重污染危害。另一方面，赤泥中含有大 量鐵、鋁、硅、鈣等活性金屬氧化物組分，是制備絮凝劑、吸附劑的最基本原材料，但至今沒 有得到有效利用，造成可再生資源的二次浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本方法是以燒結(jié)法氧化鋁生產(chǎn)過程中產(chǎn)生赤泥廢礦渣作為基本原料，通過酸性鋁 鹽和堿液改性處理，制備新型經(jīng)濟(jì)價(jià)廉的水質(zhì)除氟吸附劑。本發(fā)明的目的在于提供一種高 活性的改性赤泥吸附劑的制備方法并將其應(yīng)用于含氟廢水處理。
1、吸附劑制備程序如下
①將初始赤泥烘干研磨過100目篩備用。
②配制0. 5-2. Omol/L AlCl3. 6H20 溶液和 0. 5-Imol/LNaOH 溶液。
③常溫下將研磨的赤泥逐漸加入到AlCl3. 6H20溶液中，并用磁力攪拌器強(qiáng)力攪 拌，直至溶液PH值為3時(shí)停止加入赤泥。再繼續(xù)強(qiáng)力磁力攪拌24小時(shí)。
④將赤泥懸濁液緩慢加入此NaOH溶液中，強(qiáng)力攪拌，直至堿液pH穩(wěn)定降到7-8后 再靜置12小時(shí)。
3[0012]⑤然后采用離心法將此懸濁液進(jìn)行固液分離，分離固體置于馬福爐中焙燒2個(gè)小 時(shí)，焙燒溫度為200-300°C，研磨過100目篩，得到鋁改性赤泥除氟吸附劑。
2、除氟使用方法
取一定體積某種濃度的含氟水，按改性赤泥與水中氟質(zhì)量比為100 1投加改性 赤泥懸浮劑，振蕩2小時(shí)后靜置沉降，上澄液離心分離，測(cè)定水中含氟量。
本方法所采用的赤泥原料為燒結(jié)法赤泥，原料價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)單。另外，與其他 很多除氟吸附劑適用酸性條件不同，鋁改性赤泥吸附劑在PH中性(7-8)條件下達(dá)到較好吸 附除氟效果。下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本方法做進(jìn)一步說明
實(shí)例1
取IOOml含氟離子(5mg/L，pH約為7. 5)待處理水樣，加入背景電解質(zhì) NaClO. 0lmol/L，置于250ml錐形瓶中，投加鋁改性赤泥吸附劑0. 5g，在室溫條件下以 150r/min的速度振蕩2小時(shí)，離心，取上清液采用離子色譜法測(cè)定上清液中氟離子含量為 0. 65mg/L，低于國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)1. Omg/L。
實(shí)例2:
取IOOml含氟離子(3mg/L，pH約為7. 5)待處理水樣，加入背景電解質(zhì) NaClO. 0lmol/L，置于250ml錐形瓶中，投加鋁改性赤泥吸附劑0. 3g，在室溫條件下以 150r/min的速度振蕩2小時(shí)，離心，取上清液采用離子色譜法測(cè)定上清液中氟離子含量為 0. 92mg/L，低于國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)1. Omg/L。
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權(quán)利要求
一種鋁改性赤泥作為除氟吸附劑的制備和除氟應(yīng)用方法。其主要特征在于以鋁土礦提取氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)中的廢礦渣一赤泥為原料，通過酸性鋁鹽化合物侵浸和堿液處理，再通過焙燒制備的一種新型改性赤泥吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法制備改性赤泥吸附劑，其特征在于所用鋁鹽溶液是 0. 5-2. Omol/L 的 AlCl3 溶液。堿液是 0. 5-1. Omol/L 的 NaOH 溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法制備改性赤泥吸附劑，常溫下將適量赤泥逐漸加入到上述 所述的AlCl3溶液中，并用磁力攪拌器強(qiáng)力攪拌混合，直至溶液pH值達(dá)到3時(shí)停止。24小 時(shí)后再將此懸浮液逐漸加入NaOH溶液中，直至堿液pH降低穩(wěn)定在7-8后再靜置12小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法制備改性赤泥吸附劑，其特種在于將上述靜置沉淀 的懸濁液進(jìn)行固液分離，再將此離心固體顆粒置于馬福爐中焙燒2個(gè)小時(shí)，焙燒溫度為 200-300°C，研磨過100目篩，即得鋁改性赤泥除氟吸附劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法制備改性赤泥吸附劑，其特征在于吸附反應(yīng)最佳pH值范 圍是5-8，吸附反應(yīng)平衡時(shí)間為2小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述方法制備的水質(zhì)除氟吸附劑，其特征在于也可用于去除水中 As_、P043_等陰離子。
專利摘要
本方法涉及一種將鋁改性赤泥作為除氟吸附劑的制備和除氟應(yīng)用方法。其主要特征在于以氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)的廢礦渣-赤泥為原料，采用酸性鋁鹽和堿液進(jìn)行改性處理，再焙燒制備的一種改性赤泥除氟吸附劑。該方法制造工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、清潔無害、吸附速度快、飽和容量大。在pH中性條件下即可達(dá)到較好的除氟效果。
文檔編號(hào)C02F1/28GKCN101898128SQ200910084707
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月25日
發(fā)明者欒兆坤, 賈智萍, 趙穎, 魏寧 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan