[发明专利]一种除氟吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固体吸附剂组合物的制备方法，特别涉及一种用于饮用水金属氧化物的除氟吸附剂的制备方法。

背景技术

氟是人体必需的微量元素之一，适量的氟(0.5-1.0mg/L)能增强骨骼的坚固性，有一定的防治龋齿功效。可是摄入的氟过多又会损害人体健康，导致氟中毒，引发氟斑牙和氟骨症；严重的可引起人体腰酸腿痛，关节僵硬、驼背甚至截瘫；还可导致甲状腺功能失调，肾功能障碍等。

氟中毒是世界上分布最广泛的地方病之一，世界上包括中国在内的多个国家都有氟病存在。人体氟的来源主要通过饮水及食物获得。调查统计表明，饮水中含氟量与氟病的发病率呈正相关。因此，国家对饮用水中的氟浓度的限值历来都有明确的标准，2006年新颁布的生活饮用水卫生标准(GB5479-2006)中规定，生活饮用水中氟浓度的限值为1mg/L，小型集中式供水和分散式供水水质指标中氟浓度的限值为1.2mg/L。

在我国，高氟、高砷等严重影响身体健康的水质问题是影响农村饮水安全的重要问题之一，“十一五”期间，在政府的大力推动和资金支持下，我国农村饮水安全工程建设全面开展。目前主要方法仍以打新井和调水改水为主，但受到含水层地质条件和地下水储备量等条件限制。

因此，一些小规模集中供水的村镇选择采用吸附法除氟。国内普遍采用的除氟吸附剂有沸石、活性氧化铝、骨炭等，这些吸附剂不仅吸附容量低，使用周期短，再生频繁，且还存在其它缺点，如沸石再生效率低；活性氧化铝存在在pH偏酸性(4.5-5.5)条件下使用时，铝离子易于溶出，颗粒强度低，长期浸泡使用易破碎等缺点。国外推广使用的商品吸附剂READ-在pH在3左右有良好的吸附性能，且反复再生，但因其适用范围窄，需要在低pH值条件下使用，造成操作复杂，成本过高，不适宜在我国广大农村地区使用。所以，迫切需要高效、安全、成本较低、可多次再生、长期使用的吸附剂处理高氟高砷地下水，确保饮水安全。

在除氟吸附剂研究方面，近年来开发出由铝、镁、铁、锆及稀土等多价金属(水合)氧化物制成的复合吸附剂，因其独特的表面性质和结构特点，对氟较传统吸附材料如活性氧化铝、骨炭等具有吸附容量大，吸附效率高等优点。

例如，公开号为CN101428208A的发明专利申请公开了一种去除饮水中过量氟的吸附材料的制备方法。该吸附材料以天然海底铁锰结核为原料，粉碎后再用三氯化铁改性，使三价铁离子(Fe³⁺)及其氢氧化物吸附于铁锰结核上即得，该材料在20℃，pH＝5-7条件下除氟在90％以上。但是该材料属于负载型颗粒吸附剂，材料在使用过程中的活性组分容易脱落，材料稳定性差。

公开号为CN101507911A的发明专利申请公开了一种基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料及制备方法，该除氟吸附材料包含活性组分和多孔负载基体两部分；其中活性组分是由铝盐溶液和无机碱溶液经化学反应制备而成的铝基复合氧化物，铝基复合氧化物通过原位负载的方法负载在多孔负载基体表面，铝基复合氧化物与多孔负载基体的质量比为0.25～25∶100。制备的除氟吸附材料可用于水中氟污染物，尤其是地下饮用水源中常见的氟的吸附。但是该吸附材料中含有氧化铝存在在偏酸性条件下使用时，铝离子易溶出，颗粒强度低等缺陷。

又如，杨敏、邬晓梅、张昱、豆小敏申请的中国专利“一种复合氧化物除氟吸附剂”(专利号ZL200510116751.0)公开了一种复合金属氧化物除氟吸附剂及其制备方，该除氟吸附剂含有过渡金属、Al和稀土金属；过渡金属、Al和稀土金属的摩尔比为0.5-1.5∶2-6∶0.5-1.5；过渡金属为Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu或Zn；稀土金属为Ce或La；制备方法包括：将含过渡金属物、铝和稀土金属的化合物，按上述摩尔比溶解成水溶液；向上述溶液中滴加碱溶液使溶液pH为9.0-9.5，静置；用去离子水离心洗涤分离，至出水pH呈中性；洗涤后产物干燥至恒重，经焙烧、研磨而成。该复合金属氧化物除氟吸附剂在中性条件下对氟的饱和吸附量高达179mg/g的吸附材料。但是，该吸附剂为粉末状的纳米级材料，直接投入水中不仅易造成流失，需要专门装置进行固液分离，而且回收后不易进行再生和回用。而使用粉末或粉末简单浸渍在一些载体(如陶粒)装填固定床也存在不同问题，前者存在水头损失大、易堵塞的问题，后者则会出现浸渍层脱落，影响出水水质。

发明内容