CN101288845B - 一种水处理除氟除铁锰复合吸附滤料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水处理除氟除铁锰复合吸附滤料的制备方法，其步骤是：A、原料选材，采用废弃生物材料；B、将原料粉碎过筛；C、颗粒入炉煅烧；D、关停加热设备，冷却，取出原料；E、将原料过筛；F、将原料置于容器中，并注入磷酸或硫酸或盐酸浸泡原料，去除溶液后用清水冲洗；G、原料再用氢氧化钠或氢氧化钾溶液或氧化钙溶液浸泡，去除溶液后用清水冲洗；H、原料用氧化钙溶液或氯化钙溶液循环处理，去除溶液后用清水冲洗，干燥后即为复合吸附滤料。本发明成本低廉、对水质和pH适应范围广、使用方便、除氟除铁锰速度快、吸附容量大、无二次污染，大大降低水处理费用。处理后水的口感好，水质稳定，安全性高，可多次再生。
Description
技术领域
本发明涉及饮用水处理和废水处理，更具体涉及一种水处理除氟除铁锰复合吸附滤料(Bio-F)的制备方法。适用于饮用水除氟除铁除锰，也可用于工业废水的除氟除铁锰。
背景技术
据报道中国有3亿多人饮水不安全。饮水水质不安全主要包括直接饮用未经处理的高氟水、高砷水、苦咸水，细菌超标的污染水，铁、锰超标水，以及血吸虫疫水的问题。其中饮用高氟水的人口最多，约6000万人，成为中国饮水安全的首要问题。高氟水涉及中国所有的省(自治区、直辖市)，集中分布在1317个县，主要分布在河南、河北、山东、山西、内蒙古和安徽、江苏北部等地区。其实高氟水不仅是中国的饮水安全问题，全世界有20多个国家受到高氟水的危害，其中包括中国、美国、加拿大、阿根廷、新西兰、日本、土耳其、伊朗、伊拉克、印度、泰国、约旦以及埃及、南非、坦桑尼亚等非洲国家。长期饮用超标的含氟水，轻则引起氟斑牙，严重时会引起氟骨症，造成骨质疏松、骨变形，甚至瘫痪，丧失劳动能力。中国含铁含锰地下水分布甚广，铁、锰含量超过饮用水标准的地区人口达3.31亿，其水量约占中国地下水总储量的20％以上。长期饮用铁、锰超标的水可引起食欲不振、呕吐、腹泻、胃肠道紊乱，而且过量的锰还会损坏人类的中枢神经系统。
目前，国内外除氟技术主要有混凝沉淀法、化学沉淀法、吸附法、电渗析法、反渗透和纳滤法以及离子交换法。其中，吸附法价格较低，对氟离子选择性高，吸附效果不易受到水中其他离子干扰，与膜技术相比，可以用于无电的地区，设备维护简单，适用于农村饮用水处理。除氟吸附剂在国内外市场主要是活性氧化铝、骨炭和铝系改性沸石。中国农村曾用骨炭进行饮水除氟，虽然除氟效果较好，但由于骨炭吸附剂强度低，使用寿命短，出水口感差，加工过程不环保等缺点，现已退出中国市场；活性氧化铝是目前市场上主要的饮水除氟吸附剂，来源丰富，价格适中，但活性氧化铝适用于pH偏酸性条件的除氟，除氟容量低，再生后除氟容量衰减快，易板结，使用寿命短，而且出水有铝离子溶出的风险，存在安全隐患，活性氧化铝在中国农村曾大量应用，但由于以上原因，应用效果很差；除氟沸石主要用明矾和铝盐改性和再生，虽然滤料使用寿命长，但除氟容量很低(通常静态除氟容量＜1.0mg/g)，因此设备再生频繁、水处理接触时间长、设备庞大，特别是氟含量较高时，出水氟含量较难达到标准要求，在农村应用效果不佳。除铁锰滤料主要是锰砂，但锰砂没有除氟效果，因此在氟和铁锰多因子超标时需要两种技术联用，增加了成本和管理维护难度。因此研制一种多功能、高效、安全、经济、不产生二次污染的新型吸附型除氟除铁锰滤料非常必要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中不足之处，提供了一种水处理除氟除铁锰复合吸附滤料的制备方法，方法易行，操作方便，复合吸附滤料安全、价格低廉、使用方便、除氟效果好、无二次污染的除氟除铁锰复合多功能滤料。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
1.原料选材，采用废弃生物材料作为原材料(非骨头材料)，如采用蛋壳或虾蟹壳或贝类壳，洗净干燥待用；
2.将步骤1中的原料粉碎后过筛，得到大小为5-60目的颗粒；
3.将在步骤2中获得的颗粒入炉(电炉或马弗炉)煅烧，保证炉内原料均匀加热，在常压条件下，温度控制在300-660℃，保温30-180分钟；
4.关停加热设备，待自然冷却至15-40℃，取出原料；
5.将煅烧后的原料过60目筛，去除煅烧过程产生的细小粉末；
6.煅烧后的原料置于容器中，向容器中注入浓度为2％-45％的磷酸或硫酸或盐酸浸泡原料，原料∶磷酸或硫酸或盐酸的质量比为1∶0.5-2.2，静置2-24h，处理完毕后去除酸溶液，用清水冲洗原料1-10遍。
7.然后将原料再用5％-20％氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钾(KOH)溶液或0.4％-1％氧化钙(CaO)溶液浸泡4-24h，原料∶氢氧化钠或氢氧化钾或氧化钙溶液的质量比为1∶0.3-2.0，处理完毕后去除溶液，用清水冲洗原料1-20遍。
8.原料再用0.05％-1.5％氧化钙或1％-5％氯化钙(CaCl2)，原料∶氧化钙或氯化钙的质量比为1∶2.1-5.3，循环处理4-8h或静置浸泡1-7天。处理完毕后去除溶液，将原料用清水冲洗至出水为pH 5.5-8.5，干燥后即为成品滤料。成品可填充于过滤容器内或者直接用于水池内，对水进行除氟除铁除锰。
本发明的生物除氟除铁锰滤料，原材料为废弃生物材料，成本低廉，变废为宝，体现了循环经济模式，有利于环保产业的发展，对于节约资源、净化环境有一定意义。由于高氟水、高铁高锰水分别广泛，国内外相关水处理滤料的市场需求很大，前景十分广阔。Bio-F来源于天然生物材料，安全性高。根据武汉市疾病控制中心检测结果(表1)，其中所含的砷、镉、铅、汞、铝含量指标均符合食品中污染物限量国家标准(GB2762-2005)。Bio-F生产原料充足、成本低廉，生产工艺简单，对水质和pH适应范围广，使用方便，除氟除铁除锰速度快，吸附容量大，无二次污染，可大大降低水处理费用。
Bio-F除氟效果和效率均优于传统吸附剂骨炭，去除率98％；其静态除氟容量高达7.77mg/g，显著高于活性氧化铝和改性沸石，多次再生后除氟容量无明显衰减。对水中其他阴阳离子的干扰抗性强，在pH4-9范围内除氟容量稳定，特别是吸附速度快，有利于降低过滤器的接触时间(5min即可)。Bio-F适用于饮用水、污水的除氟除铁锰过程。
表1Bio-F的安全性评价
具体实施方式
实施例1：
本发明是除氟除铁锰复合多功能吸附滤料(Bio-F)的制备方法，其具体实施方法如下：
1.原料选材，采用废弃生物材料为原料(非骨头类材料)，如采用蛋壳或虾蟹壳或贝类壳，洗净干燥待用；
2.粉碎，将步骤1中的原料破碎后过筛，得到5或8或11或16或25或30或35或39或42或46或50或52或58或60目的颗粒；
3.将在步骤2中得到的颗粒入炉煅烧，保证炉内原料均匀加热，在常压条件下，温度控制在300或350或380或410或460或520或550或580或620或660℃，保温30或60或78或85或95或99或103或120或130或135或140或145或150或155或160或166或168或175或180分钟；
4.关停加热设备，待自然冷却至15或18或20或29或33或37或40℃，取出原料；
5.将煅烧后的原料过60目筛，去除煅烧过程产生的细小粉末；
6.将过筛后的原料置于容器中，向容器中注入浓度为2或8或10或15或20或25或30或35或40或45％的硫酸或磷酸浸泡原料，原料∶硫酸或磷酸的质量比为1∶0.8或0.9或1.0或1.5或1.8或2.2，静置2或6或8或12或16或20或22或24小时，处理完毕后去除溶液，用清水冲洗原料1或3或6或8或10遍；
7.将原料用5或8或10或15或20％氢氧化钠或氢氧化钾溶液浸泡4或6或8或12或14或18或20或22或24小时，原料∶氢氧化钠或氢氧化钾溶液的质量比为1∶0.3或0.4或0.5或0.6或0.7或0.8，处理完毕后去除溶液，用清水冲洗原料1或3或5或8或10或13或15或16或18或20遍；
8.原料用0.05或0.09或0.12或0.25或0.5或0.8或0.9或1.2或1.3或1.5％氧化钙循环处理4或5或6或7或8小时或静置浸泡1或2或3或4或5或6或7天，原料∶氧化钙的质量比为1∶2.1或2.4或2.7或2.9或3.1或3.3，处理完毕后去除溶液，将原料用清水冲洗至为pH5.5或5.8或6.0或6.6或7.0或7.5或8.0或8.5，干燥后即为复合吸附滤料。
实施例2：
除氟除铁锰复合吸附滤料的制备方法，其步骤是：
1.原料选材，采用废弃生物材料为原料(非骨头类材料)，如采用蛋壳或虾蟹壳或贝类壳，洗净干燥待用；
2.粉碎，将步骤1中的原料破碎后过筛，得到7或9或13或18或20或25或37或40或45或48或51或55或59目的颗粒；
3.将在步骤2中得到的颗粒入炉煅烧，保证炉内原料均匀加热，在常压条件下，温度控制在310或360或390或420或450或530或560或590或650℃，保温33或50或60或80或90或100或110或125或128或134或141或146或152或158或165或169或170或179分钟；
4.关停加热设备，待自然冷却至16或19或25或28或30或35或39℃，取出原料；
5.将煅烧后的原料过60目筛，去除煅烧过程产生的细小粉末；
6.将过筛后的原料置于容器中，向容器中注入浓度为5或9或12或18或25或40或45％的硫酸或磷酸或盐酸浸泡原料，原料∶硫酸或磷酸或盐酸的质量比为1∶0.85或0.95或1.05或1.25或1.75或2.15，静置4或9或15或18或21或23小时，处理完毕后去除溶液，用清水冲洗原料2或5或7或9遍；
7.将原料用0.4或0.8或0.9或1％的氧化钙溶液浸泡4或6或8或12或14或18或20或22或24小时，原料∶氧化钙溶液的质量比为1∶0.3或0.4或0.5或0.6或0.7或0.8，处理完毕后去除溶液，用清水冲洗原料1或3或5或8或10或13或15或16或18或20遍；
8.原料用1或2或3或4或5％的氯化钙循环处理4或5或6或7或8小时或静置浸泡1或2或3或4或5或6或7天，原料∶氯化钙的质量比为1∶3或3.7或4.0或4.5或5.0或5.3，处理完毕后去除溶液，将原料用清水冲洗至为pH 5.5或5.8或6.0或6.6或7.0或7.5或8.0或8.5，干燥后即为复合吸附滤料。
Claims (1)
1.一种水处理除氟除铁锰复合吸附滤料的制备方法，其步骤是：
A、原料选材，采用蛋壳或虾蟹壳或贝类壳作为原材料，洗净干燥待用；
B、将步骤A中的原料粉碎后过筛，得到大小为5-60目的颗粒；
C、将在步骤B中获得的颗粒入炉煅烧，炉内原料均匀加热，在常压条件下，温度控制在300-660℃，保温30-180分钟；
D、关停加热设备，冷却至15-40℃，取出原料；
E、将步骤D中获得的原料过60目筛，去除煅烧过程产生的粉末；
F、煅烧后的原料置于容器中，向容器中注入浓度为2-45％的磷酸或硫酸或盐酸浸泡原料，原料∶磷酸或硫酸或盐酸的质量比为1∶0.8-2.2，静置2-24h，处理完毕后去除酸溶液，用清水冲洗原料1-10遍；
G、然后将原料再用5-20％氢氧化钠或氢氧化钾溶液或0.4-1％氧化钙溶液浸泡4-24h，原料∶氢氧化钠或氢氧化钾或氧化钙溶液的质量比为1∶0.3-0.8，处理完毕后去除溶液，用清水冲洗原料1-20遍；
H、原料用0.05-1.5％氧化钙或1-5％氯化钙循环处理4-8h或静置浸泡1-7天，原料∶氧化钙或氯化钙的质量比为1∶2.1-5.3，处理完毕后去除溶液，将原料用清水冲洗至出水为pH 5.5-8.5，干燥后即为复合吸附滤料。
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