CN103084150B - 一种深度去除水中氟离子用多孔材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种深度去除水中氟离子用多孔材料的制备方法，属于环境工程和环境材料领域。其特征是：一、以膨润土、赤泥、粉煤灰及水按照一定的比例混合，然后与一定量的聚氨酯泡沫混合均匀后干燥成型，获得多孔材料的坯料；二、将步骤一制得的坯料在一定的制度下升温至1050℃～1200℃进行煅烧，恒温1～3h后降温至常温；三、用质量浓度为2.5％～10.0％的氧氯化锆溶液浸泡步骤二制得的多孔材料，浸泡后取出干燥；四、喷洒质量浓度为1％～2％的氨水在步骤三获得的多孔材料；五、将步骤四获得的多孔材料洗涤干净后干燥，即可获得用于深度去除水中氟离子的多孔材料。

Description

一种深度去除水中氟离子用多孔材料的制备方法
所属技术领域
本发明涉及到一种深度去除水中氟离子用多孔材料的制备方法，属于环境工程和环境材料领域。
背景技术
深度去除水中氟离子是保证水质安全的重要任务之一。我国多个地方的水质氟离子本底值较高，对人民群众的健康造成了一定的威胁，另外，部分化工类企业需要用到氢氟酸或者氟化物，排放的废水中氟含量较高。目前对氟的深度去除方法主要是石灰中和法、离子交换法、反渗透和电渗析法、氧化铝法等。其中电渗析和反渗透法效果较好，但是成本较高，且有F-浓度更高的污水排放，中和法和离子交换法很难得到理想的氟离子去除率。因此，开发新型的去除氟离子的材料具有重要的意义。
赤泥是铝工业排放的大宗尾矿，仅我国五大铝厂年排放量就达到600万吨左右。赤泥的大量堆积占用了大量的土地，污染地下水和空气，需要进行综合利用。
赤泥的特点是比粘土更高的塑性和比表面积。本发明以赤泥为原料，配以膨润土、粉煤灰等原料加水调浆后与聚氨酯泡沫混合、干燥获得多孔材料的坯料，在一定的制度下煅烧后将赤泥、膨润土和粉煤灰烧结并将聚氨酯泡沫烧掉，形成孔结构丰富的多孔材料。为了提高多孔材料的去除氟离子能力，利用化学沉淀法在多孔材料表面负载一层纳米级氢氧化锆。负载氢氧化锆后，制得的多孔材料对水中氟离子的去除率达到95％以上，并且水中氟离子残留浓度可以降低到1.5ppm，满足我国饮用水水质指标要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种深度去除水中氟离子用多孔材料的制备方法。它以赤泥、粉煤灰、膨润土为原料，加水混合成浆后与一定量的聚氨酯泡沫混合，干燥制成坯料；将该坯料在一定的煅烧制度下烧成并将聚氨酯泡沫烧掉后获得多孔材料，并通过化学沉淀法将纳米级氢氧化锆负载在多孔材料的表面，最终获得可以用于深度处理水中氟离子的专用多孔材料。
本发明通过以下措施制得了深度去除水中氟离子用多孔材料：
(1)以膨润土、赤泥、粉煤灰及水按照一定的比例混合，然后与一定量的聚氨酯泡沫混合均匀后干燥成型，获得多孔材料的坯料；
(2)将步骤一制得的坯料在一定的制度下升温至1050℃～1200℃进行煅烧，恒温1～3h后降温至常温；
(3)用质量浓度为2.5％～10.0％的氧氯化锆溶液浸泡步骤二制得的多孔材料，浸泡后取出干燥；
(4)喷洒质量浓度为1～2％的氨水在步骤三获得的表面包覆了氧氯化锆的多孔材料上面，直至多孔材料全部浸透为止；
(5)将步骤四获得的多孔材料洗涤干净后干燥，即可获得用于深度去除水中氟离子的多孔材料。
本发明制备的深度去除水中氟离子用多孔材料，将严重污染环境的大宗固体废弃物赤泥和粉煤灰作为主要原料，配以膨润土，并以聚氨酯泡沫为支撑剂制备多孔材料，将赤泥和粉煤灰有效的资源化利用；通过氢氧化锆化学沉淀改性的方法提高多孔材料与氟离子的反应程度，保证经过处理后的水质达到国家饮用水水质标准。本发明有效的实现了利用固体废弃物，通过一定的方式加工后用于处理污水，是一个典型的资源节约型、环境友好型技术。
本发明的制备深度去除水中氟离子用多孔材料的具体方法是：
原材料选用：
1.赤泥、粉煤灰，细度200目～2000目；
2.膨润土，钙基膨润土或者钠基膨润土，细度200目以上；
3.氧氯化锆溶液、氨水，工业级；
4.聚氨酯泡沫，工业级。
原则生产工艺过程的具体步骤是：
A.以膨润土、赤泥、粉煤灰及水按照一定的比例混合，然后与一定量的聚氨酯泡沫混合均匀后干燥成型，获得多孔材料的坯料；
B.将步骤一制得的坯料在一定的制度下升温至1050℃～1200℃进行煅烧，恒温1～3h后降温至常温；
C.用质量浓度为2.5％～10.0％的氧氯化锆溶液浸泡步骤二制得的多孔材料，浸泡后取出干燥；
D.喷洒质量浓度为1～2％的氨水在步骤三获得的表面包覆了氧氯化锆的多孔材料，直至多孔材料全部浸透为止；
E.将步骤四获得的多孔材料洗涤干净后干燥，即可获得用于深度去除水中氟的多孔材料。
具体实施方式
实施例1：
1)称取325目的膨润土25g、325目的赤泥75g、200目的粉煤灰150g，在1L的烧杯中与250ml水搅拌混合均匀，然后与90g聚氨酯泡沫均匀，90℃下干燥成型，获得多孔材料的坯料；
2)将步骤1得到的坯料置于马弗炉中进行煅烧，常温～250℃升温速率8℃/min，250℃～300℃，升温速率为1.0℃/min，＞300℃后升温速率为3.0℃/min，1150℃恒温2h后自然降温至常温；
3)将步骤二制得的多孔材料置于质量浓度为7.5％的氧氯化锆溶液中浸泡20min，取出后在105℃下干燥；
4)将步骤三制得的涂敷了氧氯化锆的多孔材料置于托盘中，用质量浓度为1.2％的氨水溶液喷洒至全部湿透；
5)将步骤四获得的多孔材料洗涤干净后干燥，即可获得用于深度去除水中氟离子的多孔材料。
实施例1获得的深度去除水中氟离子用多孔材料气孔率78％，经过该材料处理的饮用水中氟离子浓度可以降低到1.4ppm。

Claims (3)

1.一种深度去除水中氟离子用多孔材料的制备方法，其特征是：一、以膨润土、赤泥、粉煤灰及水按照一定的比例混合，然后与一定量的聚氨酯泡沫混合均匀后干燥成型，获得多孔材料的坯料；二、将步骤一制得的坯料在一定的制度下升温至1050℃～1200℃进行煅烧，恒温1～3h后降温至常温；三、用质量浓度为2.5％～10.0％的氧氯化锆溶液浸泡步骤二制得的多孔材料，浸泡后取出干燥；四、喷洒质量浓度为1～2％的氨水在步骤三获得的表面包覆了氧氯化锆的多孔材料；五、将步骤四获得的多孔材料洗涤干净后干燥，即可获得用于深度去除水中氟离子的多孔材料。
2.根据权利要求1所述的深度去除水中氟离子用多孔材料的制备方法，其特征在于步骤一中膨润土、赤泥、粉煤灰、水与聚氨酯泡沫的质量比为1∶(2～4)∶(3～9)∶(10～20)∶(1～30)。
3.根据权利要求1所述的深度去除水中氟离子用多孔材料的制备方法，其特征在于步骤二中煅烧时升温制度为：常温到250℃，升温速率为5℃/min～10℃/min；250℃～300℃，升温速率为0.5℃/min～2℃/min，＞300℃后升温速率为1.5℃/min～10℃/min。
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