專利名稱：一種深度去除水中氟離子用多孔材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及到一種深度去除水中氟離子用多孔材料的制備方法，屬于環境工程和環境材料領域。
背景技術：
深度去除水中氟離子是保證水質安全的重要任務之一。我國多個地方的水質氟離子本底值較高，對人民群眾的健康造成了一定的威脅，另外，部分化工類企業需要用到氫氟酸或者氟化物，排放的廢水中氟含量較高。目前對氟的深度去除方法主要是石灰中和法、離子交換法、反滲透和電滲析法、氧化鋁法等。其中電滲析和反滲透法效果較好，但是成本較高，且有F-濃度更高的污水排放，中和法和離子交換法很難得到理想的氟離子去除率。因此，開發新型的去除氟離子的材料具有重要的意義。赤泥是鋁工業排放的大宗尾礦，僅我國五大鋁廠年排放量就達到600萬噸左右。赤泥的大量堆積占用了大量的土地，污染地下水和空氣，需要進行綜合利用。赤泥的特點是比粘土更高的塑性和比表面積。本發明以赤泥為原料，配以膨潤土、粉煤灰等原料加水調漿后與聚氨酯泡沫混合、干燥獲得多孔材料的坯料，在一定的制度下煅燒后將赤泥、膨潤土和粉煤灰燒結并將聚氨酯泡沫燒掉，形成孔結構豐富的多孔材料。為了提高多孔材料的去除氟離子能力，利用化學沉淀法在多孔材料表面負載一層納米級氫氧化鋯。負載氫氧化鋯后，制得的多孔材料對水中氟離子的去除率達到95%以上，并且水中氟離子殘留濃度可以降低到1.5ppm，滿足我國飲用水水質指標要求。
發明內容
本發明的目的是提供一種深度去除水中氟離子用多孔材料的制備方法。它以赤泥、粉煤灰、膨潤土為原料，加水混合成漿后與一定量的聚氨酯泡沫混合，干燥制成坯料；將該坯料在一定的煅燒制度下燒成并將聚氨酯泡沫燒掉后獲得多孔材料，并通過化學沉淀法將納米級氫氧化鋯負載在多孔材料的表面，最終獲得可以用于深度處理水中氟離子的專用多孔材料。本發明通過以下措施制得了深度去除水中氟離子用多孔材料:(I)以膨潤土、赤泥、粉煤灰及水按照一定的比例混合，然后與一定量的聚氨酯泡沫混合均勻后干燥成型，獲得多孔材料的坯料；(2)將步驟一制得的坯料在一定的制度下升溫至1050°C 1200°C進行煅燒，恒溫I 3h后降溫至常溫；(3)用質量濃度為2.5% 10.0%的氧氯化鋯溶液浸泡步驟二制得的多孔材料，浸泡后取出干燥；(4)噴灑質量濃度為I 2%的氨水在步驟三獲得的表面包覆了氧氯化鋯的多孔材料上面，直至多孔材料全部浸透為止；(5)將步驟四獲得的多孔材料洗滌干凈后干燥，即可獲得用于深度去除水中氟離子的多孔材料。本發明制備的深度去除水中氟離子用多孔材料，將嚴重污染環境的大宗固體廢棄物赤泥和粉煤灰作為主要原料，配以膨潤土，并以聚氨酯泡沫為支撐劑制備多孔材料，將赤泥和粉煤灰有效的資源化利用；通過氫氧化鋯化學沉淀改性的方法提高多孔材料與氟離子的反應程度，保證經過處理后的水質達到國家飲用水水質標準。本發明有效的實現了利用固體廢棄物，通過一定的方式加工后用于處理污水，是一個典型的資源節約型、環境友好型技術。本發明的制備深度去除水中氟離子用多孔材料的具體方法是:原材料選用:1.赤泥、粉煤灰，細度200目 2000目；2.膨潤土，鈣基膨潤土或者鈉基膨潤土，細度200目以上；3.氧氯化鋯溶液、氨水，工業級；4.聚氨酯泡沫，工業級。原則生產工藝過程的具體步驟是:A.以膨潤土、赤泥、粉煤灰及水按照一定的比例混合，然后與一定量的聚氨酯泡沫混合均勻后干燥成型，獲得多孔材料的坯料；B.將步驟一制得的坯料在一定的制度下升溫至1050°C 1200°C進行煅燒，恒溫I 3h后降溫至常溫；C.用質量濃度為2.5% 10.0 %的氧氯化鋯溶液浸泡步驟二制得的多孔材料，浸泡后取出干燥；D.噴灑質量濃度為I 2%的氨水在步驟三獲得的表面包覆了氧氯化鋯的多孔材料，直至多孔材料全部浸透為止；E.將步驟四獲得的多孔材料洗滌干凈后干燥，即可獲得用于深度去除水中氟的多孔材料。
具體實施例方式實施例1:I)稱取325目的膨潤土 25g、325目的赤泥75g、200目的粉煤灰150g，在IL的燒杯中與250ml水攪拌混合均勻，然后與90g聚氨酯泡沫均勻，90°C下干燥成型，獲得多孔材料的坯料；2)將步驟I得到的坯料置于馬弗爐中進行煅燒，常溫 250°C升溫速率8°C /min,250。。 300°C，升溫速率為 1.(TC /min, > 300°C后升溫速率為 3.(TC /min, 1150。。恒溫 2h后自然降溫至常溫；3)將步驟二制得的多孔材料置于質量濃度為7.5 %的氧氯化鋯溶液中浸泡20min，取出后在105°C下干燥；4)將步驟三制得的涂敷了氧氯化鋯的多孔材料置于托盤中，用質量濃度為1.2%的氨水溶液噴灑至全部濕透；5)將步驟四獲得的多孔材料洗滌干凈后干燥，即可獲得用于深度去除水中氟離子的多孔材料。
實施例1獲得的深度去除水中氟離子用多孔材料氣孔率78%，經過該材料處理的飲用水中氟離子濃度可以降低到1.4ppm。
權利要求
1.一種深度去除水中氟離子用多孔材料的制備方法，其特征是:一、以膨潤土、赤泥、粉煤灰及水按照一定的比例混合，然后與一定量的聚氨酯泡沫混合均勻后干燥成型，獲得多孔材料的坯料；二、將步驟一制得的坯料在一定的制度下升溫至1050°c 1200°C進行煅燒，恒溫I 3h后降溫至常溫；三、用質量濃度為2.5% 10.0%的氧氯化鋯溶液浸泡步驟二制得的多孔材料，浸泡后取出干燥；四、噴灑質量濃度為I 2%的氨水在步驟三獲得的表面包覆了氧氯化鋯的多孔材料；五、將步驟四獲得的多孔材料洗滌干凈后干燥，即可獲得用于深度去除水中氟離子的多孔材料；
2.根據權利要求1所述的深度去除水中氟離子用多孔材料的制備方法，其特征在于步驟一中膨潤土、赤泥、粉煤灰、水與聚氨酯泡沫的質量比為1: (2 4): (3 9): (10 20): (I 30)；
3.根據權利要求1所述的深度去除水中氟離子用多孔材料的制備方法，其特征在于步驟二中煅燒時升溫制度為:常溫到250°C，升溫速率為5°C /min 10°C /min ;250°C 300°C，升溫速率為 0.50C /min 2°C /min, > 300°C后升溫速率為 1.5°C /min 10°C /min。
全文摘要
本發明提供了一種深度去除水中氟離子用多孔材料的制備方法，屬于環境工程和環境材料領域。其特征是一、以膨潤土、赤泥、粉煤灰及水按照一定的比例混合，然后與一定量的聚氨酯泡沫混合均勻后干燥成型，獲得多孔材料的坯料；二、將步驟一制得的坯料在一定的制度下升溫至1050℃～1200℃進行煅燒，恒溫1～3h后降溫至常溫；三、用質量濃度為2.5％～10.0％的氧氯化鋯溶液浸泡步驟二制得的多孔材料，浸泡后取出干燥；四、噴灑質量濃度為1％～2％的氨水在步驟三獲得的多孔材料；五、將步驟四獲得的多孔材料洗滌干凈后干燥，即可獲得用于深度去除水中氟離子的多孔材料。
文檔編號B01J20/12GK103084150SQ20111034984
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月8日 優先權日2011年11月8日
發明者呂國誠, 張以河, 杜高翔 申請人:中國地質大學(北京)