CN1072909A - 煤矸石脱氟剂的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明煤矸石脱氟剂的制备以及相应的脱氟方 法，用以脱除高氟水中的氟离子。脱除水中过量氟一 直是水处理领域的重要研究课题。鉴于现有脱氟技 术的局限性，本发明利用煤矸石作为基体，经物理和 化学方法活化处理后，吸附铝盐，从而制得煤矸石脱 氟剂。经过高氟水的脱氟试验，这种脱氟剂具有较高 的脱氟容量，且方法简易、快速、不影响水质，是一种 经济有效的实用脱氟方法。

Description

本发明煤矸石脱氟剂的制备属于水处理化学领域，具体来讲是一种新型脱氟剂的制备以及相应的脱氟方法。
多年来，人们饮用高氟水所带来的病痛一直是一个严重的问题。我国高氟水分布十分广泛，遍及二十余省市，复盖面达3.4亿人口，且北方大部分农村饮水含氟量均高，尤其是具有较高价值的热矿泉水中氟含量偏高现象十分普遍。因此，为了改善人们的健康，迫切需求高效经济的脱氟方法。
目前现有的脱氟方法主要为一是采用活性氧化铝，羟基磷酸钙，活性炭等吸附或交换水中氟离子，二是直接向水中投加铝盐等化学药物使氟离子沉降来达到除氟目的。这些方法虽然均可达到一定的脱氟效果，但由于其耗资大，选择性差，脱氟容量低，难于分离以及不能再生或再生工序复杂等一种或多种问题而使其应用受到限制。[J.of  the  institution  of  engineers（INDIA）60，Pt  EN1，1979;湖南师范大学自然科学学报12（2），1989;水处理技术16（6），1990]。
针对上述情况，本发明着眼于开拓新的吸附材料，因地制宜，选用贮量丰富，分布广泛，价格低廉的天然矿物煤矸石作为脱氟剂原料，从而提供一种足够有效和经济的脱氟剂及脱氟方法。同时，将煤矸石化废为宝，达到综合利用的目的。
煤矸石是一种主要化学成份为SiO2和Al2O3的层状硅铝酸盐，具有较大的比表面和较高的机械强度，其特性决定了煤矸石作为脱氟剂的可行性。
本发明煤矸石脱氟剂的制备方法，其特征在于是以活化后的煤矸石吸附铝盐作为脱氟剂，即以煤矸石作为脱氟剂基体。
粉碎到一定粒度的颗粒状煤矸石，经碱处理后，用X射线衍射仪鉴定其物相结构，结果为结构不变，将其直接用作脱氟试验，它具有一定的脱氟能力，但容量较低。为了增大脱氟容量，将碱活化处理后的煤矸石吸附少量铝盐，活化后的煤矸石能牢固地吸附铝盐及其水解产物，而不会溶于水中，并且大的煤矸石表面能充分吸附铝盐，从而吸附与交换水中的氟离子，获得较大脱氟容量。
本发明是选用煤矸石作为基体，吸附铝盐获得具有较高脱氟容量的脱氟剂，改善了以往直接向水中投加铝盐的混凝沉淀方法，克服了沉淀法沉降慢，不易分离的弊端，减少了化学药物的引入，脱氟后不影响水质，同时，可再生多次使用，脱氟容量不变，并且磨损很小。另一方面，脱氟方法工艺简单，流程短、速度快，接触时间大大缩短，减少了消耗。试验结果证明，本发明技术是一种实用的脱氟方法。
煤矸石脱氟剂的制备及脱氟方法如下：
粉碎煤矸石成20-60目的颗粒，用水或1%NaOH溶液冲洗后再以4-7%NaOH溶液处理，处理过程需不断搅拌，并保持沸腾状态。处理后将碱液倒出，备下次使用。煤矸石用水冲洗至中性，烘干，就将煤矸石活化完毕。
活化后的煤矸石用2-3%的Al2（SO4）3或KAl（SO4）2溶液浸泡10-20小时，倒出溶液，用水反复冲洗，凉干，即得煤矸石脱氟剂。
在含氟水的处理中，一定流速的含氟水连续通过脱氟床，水与脱氟剂的接触时间为0.5-3分钟，用离子计分析出水含氟量，当超过要求时，即停止运行，进行再生。
再生方法是采用浓度为2-3%的铝盐溶液，淋洗脱氟床，再生液体积为柱内脱氟剂量的2-3倍，再生完毕后，用水冲洗数次，即可反复使用。
下面价绍实例，旨在加深对本发明的理解，并不限制其应用范围。
实施例1、将煤矸石Ⅰ号粉碎过筛成40-60目，用水冲洗后，烘干。称取100g，加2000ml浓度为6%的NaOH溶液于加热烧并中，在不断搅拌下，加热至沸腾，恒温2小时。停止加热搅拌后，倒出上层清液，其余用水冲洗至中性，凉干。
用2.5%的KAl（SO4）2溶液250ml浸泡活化后的煤矸石15小时，用水洗去残留液，凉干，即得煤矸石Ⅰ号脱氟剂。
取上述脱氟剂30g（体积30ml），装入内径为16mm，长200mm的玻璃柱内，配制碱度为251mgCaCO3/L，PH＝8.06，F-含量为8.6mg/L的含氟水，让含氟水40ml/min流量流经脱氟柱，用离子计分析出水含氟量，当F-含量超过1mg/L，停止运行。
用2.5%KAl（SO4）2溶液60ml，以10ml/h的流速淋洗脱氟床，剩下15ml时，关闭出水口，使再生液在柱内停留5小时，然后放掉，用水冲洗，即可再次反复使用。结果见表：
表  煤矸石脱氟剂脱氟效果
脱氟剂    Ⅰ    Ⅰ    Ⅰ    Ⅰ′    Ⅱ
装填量（g）    30    30    30    30    50
再生次数    1    2
水样［F－］ 8.06 8.06 8.06 8.06 11.32
脱氟溶量（mg）    72.58  73.12  71.95  80.62  128.0
脱氟溶量    2.42  2.43  2.40  2.69  2.56
（mg/g）
接触时间    0.75  0.75  0.75  0.75  0.5
（min）
实施例2、取例1的煤矸石Ⅰ号脱氟剂，用2.5%的KAl（SO4）2溶液再次浸泡，即得煤矸石Ⅰ′号脱氟剂。与例1相同，用作脱氟试验，结果见表。
实施例3、将煤矸石Ⅱ号粉碎过筛成20-40目，用1%NaOH溶液洗去可溶杂质，再以4%的NaOH溶液，以与例1相同的方式活化处理。
用2%的Al2（SO4）3溶液浸泡活化的煤矸石Ⅱ号，即得煤矸石Ⅱ号脱氟剂，脱氟试验结果见表。

Claims (2)

1、一种煤矸石脱氟剂的制备方法，其特征在于是以活化后的煤矸石吸附铝盐作为脱氟剂，即以煤矸石作为脱氟剂基体。
2、按照权利要求1所述的一种煤矸石脱氟剂的制备方法，煤矸石的活化方法是将煤矸石粉碎过筛后，选取20-60目的粒状煤矸石，用水或1%NaOH溶液洗涤，置于装有4-7%NaOH溶液的加热容器中，在不断搅拌、沸腾条件下处理，然后用水洗涤至中性，活化后的煤矸石用AlZ（SO4）3或KAl（SO4）2溶液浸泡，即得煤矸石脱氟剂。
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