[发明专利]微纳分级结构MgO/MgCO3复合物及其作为除氟剂的应用

说明书

技术领域

本发明涉及微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物及其作为除氟剂的应用，具体的说，是涉及一种微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物，该复合物材料可以实现对水中氟离子的有效去除，属于环境处理的技术领域。

背景技术

氟是与人体健康密切相关的一种微量生命元素，主要分布于人体的骨骼和牙齿之中。氟化物广泛的存在于自然界的水体之中，水中适量氟的存在对人体健康是有益的。然而过高的摄氟量将会导致人类和动植物的机体中毒。有报道称水中氟离子浓度为 2mg/L 时会产生明显的氟斑牙，8mg/L 时约有 10%的人群骨硬化，20~80 mg/L 时出现残废性氟中毒。还有报道称当食物和饮水中氟离子浓度为 50 mg/L 时将导致死亡。因此，我们在关注高氟水对人体的危害时，应对水中氟离子的含量高度重视。为此，国家规定我国生活饮用水中氟含量为0.5~1.0mg/L。世界卫生组织（WHO）制定的饮用水卫生标准中规定 F^-浓度为0.7~1.5mg/L，F^-浓度大于 1.0mg/L 的统称为高氟水。因此为了减少和防止氟病发率，控制饮用水中F^-的含量是十分必要的。

目前，我国的饮用水除氟技术和设施还没有形成统一的规范，市场上常用的除氟技术是吸附法和膜分离法。相对于膜分离法，吸附法使用简单、低成本和有效等优点，所以吸附法被认为是经济、环境友好、有效的方法。

现在，市场上通用的除氟吸附剂有活性氧化铝、羟基磷灰石、骨炭、沸石等。但这类材料对氟离子的吸附性能低、受pH值的影响比较大，所以对于一些高pH值地方的饮用水中高氟的去除带来了挑战。近年来镁的氧化物材料越来越受到人们的重视，它是良好的催化剂、吸附剂、离子交换剂和耐热材料，因此被广泛的应用于水处理的各个领域之中。镁的氧化物合成简单、易于分离、成本低廉并且可以重复利用，显示了其在含氟废水和重金属废水处理中的良好应用前景。目前，镁铝型类水滑石的研究最为深入，其应用也最为广泛，在去除水体中氟及重金属的研究中达到了理想的实验效果。

然而，目前纳米镁铝水滑石主要采用盐溶液与碱溶液共沉淀的方法，由于反应在同相中进行，反应速率快，造成局部浓度过高，可控性差，形成的颗粒往往大小不均，容易发生团聚凝结，且比表面积减小，分散差，氟吸附处理效果不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物以及将该复合物作为除氟剂造粒在实际除氟中的应用。

本发明的一种微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物，其采用以下步骤方法制备得到：

（1）搅拌下，将碳酸盐溶液缓慢滴加入镁盐溶液中，滴毕继续搅拌0.5～4小时，得乳白色悬浮液；

（2）将获得的乳白色悬浮液转到80-100℃的水浴装置中再继续剧烈搅拌反应0.5～2小时；

（3）反应结束后冷却、过滤、洗涤、干燥、高温烧结，得到微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物除氟剂，所述的MgO/MgCO₃复合物比表面积为55～70 m²/g。

作为优选，步骤（1）中所述的镁盐溶液的质量浓度为2%～4%，碳酸盐溶液的质量浓度为10%～15%；镁盐与碳酸盐质量比为0.4～7.5，优选为0.5～5.0，更优选为1.0～2.0；所述的镁盐选自硝酸镁、硫酸镁、氯化镁等；碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾等；步骤（1）搅拌转速可以在400～700r/min，碳酸盐溶液以2～3滴/秒的速度滴加入镁盐溶液中为佳。

作为优选，步骤（3）中所述的干燥温度为50～90℃，时间为10～48小时。

作为优选，步骤（3）中所述的高温烧结温度为250～350℃，高温烧结退火处理3～5小时。

本发明所述微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物作为除氟剂的应用，其可采用（方法一）：将微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物均匀分散于待处理的水中，吸附4～12小时后，除去微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物，得到净化水。

本发明所述微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物作为除氟剂的应用，其还可采用下述步骤方法（方法二）：

（1）将微纳分级结构MgO/MgCO₃复合物与海藻酸钠按质量比1:4～1:2混合溶于水中，得混合液；