[发明专利]一种除氟用改性方解石吸附剂的制备方法

说明书

本发明涉及一种除氟用改性方解石吸附剂的制备方法，首先制备磷酸氢二钠和氯化钠的混合溶液，往混合溶液中加入方解石粉末，固液比为15‑25g/L，混合均匀后，调pH8，在室温下搅拌反应，搅拌反应过程中，调节并保持反应体系的pH为8，反应结束后，得到反应液，抽滤，然后用去离子水清洗滤饼，将滤饼进行冷冻干燥后，研细，得到改性材料粉末，将其与凹凸棒石粉末以8‑15:1的体积比混合均匀，得到料粉，将料粉加入到糖衣机中，滴加去离子水进行造粒，得到球形颗粒，将球形颗粒在马弗炉中煅烧，然后冷却，即得。本发明方法简单，成本低廉，制得的改性方解石吸附剂对水溶液中氟离子的具有优良的吸附性能。

技术领域

本发明涉及一种除氟用改性方解石吸附剂的制备方法，属于环境修复技术领域。

背景技术

氟是一种在自然界广泛分布的非金属元素，自然界中氟的来源主要有两种，其一是人类的工业活动向环境中排放的工业废物所含的氟元素；其二是天然形成且广泛分布的各种含氟矿物，经风化搬运后进入大气、土壤、地下水中。其中，尤以第二种来源最为主要，在适宜的地质环境条件下，天然释放的氟会聚集形成自然富集区，导致严重的土壤、地下水等的氟污染。人长期饮用污染区的高氟水，损害牙齿骨骼，甚至致残；损害肝脏、大脑等，影响免疫功能；破坏甲状腺，严重时导致死亡。

上述由于环境中氟含量过高，使过多的氟进入人体，进而累积引起全身的慢性氟中毒的病症统称为地方性氟中毒，简称地氟病，临床上主要表现为氟斑牙和氟骨病。地氟病是一种世界性的地方病，据“UNICEF India”报道，地氟病广泛分布于亚洲、欧洲、非洲、美洲的超过25个国家和地区，我国也是地氟病高发区。地氟病作为我国流行的四大地方病之一(地氟病，克山病，大骨节病，地方性甲状腺肿)，在除上海以外的各省均有受其影响的区域，全国有病区县1226个，受威胁人口超过两亿人，其中最主要的饮水型氟污染遍布全国。因此，对于氟污染，尤其是饮用水氟污染的治理刻不容缓。

常见的去除水体中氟离子以治理饮水氟污染的主要方法包括沉淀絮凝法、离子交换法、电化学法、膜滤法、吸附法等。沉淀絮凝法效果显著，但药剂的过量使用会导致pH失衡、二次污染；离子交换法对于大量污水的处理效率低，且离子交换树脂价格昂贵，成本较高；电化学法能耗巨大，得不偿失；膜滤法所用半透膜价格高昂，且再生和维护技术复杂，难以推广。相比于前面几种传统的除氟方法，吸附法成本低廉、效果显著、环境友好，是一种理想的技术手段。

吸附法基本原理为界面吸附，即通过水溶液-矿物界面发生的离子交换反应、晶格共沉淀、表面沉淀等作用达到降低溶液中目标离子的浓度的目的。吸附法除氟技术的关键在于寻找合适的吸附剂，目前常用的氟吸附剂包括活性氧化铝、氢氧化铁、蒙脱石、方解石、羟基磷灰石等，活性氧化铝除氟能力最强，但价格高昂；羟基磷灰石除氟能力较强，但存在渗透性差、自然钝化、材料利用率低等缺陷；而其余吸附剂除氟能力较弱，需要大量施用，也造成了使用上的不便。

方解石是自然界中储量最大、分布最广的矿物之一，赋存于灰岩等各种沉积岩及生物贝壳之中，价格最为低廉，获取最为容易，资源量最为巨大，是理想的矿物化工原材料，本身也具有一定的除氟能力，但由于自身成分和结构的影响，除氟性能不佳。而自然界中的磷灰石族矿物，也存在着碳酸根等与结构中的磷酸根的类质同象替换过程，表明方解石的成分结构有向磷灰石转变的可能，结合磷灰石较强的除氟能力，对方解石成功进行磷酸化改性便可极大提升方解石的除氟能力。

目前对于方解石在除氟领域的应用仍停留在直接施用原矿粉末与高氟水混合吸附的传统手段上，如其他矿物材料研究领域里的结构、成分改性等方法尚未被广泛尝试，直接磨粉施用的方法，对方解石物质组成、表面结构性质等影响除氟能力的属性没有任何实质性的改良，这大大影响了方解石在除氟领域的应用，成为了一个技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中采用方解石作为氟吸附剂时存在的不足，提供一种除氟用改性方解石吸附剂的制备方法，方法简单，制得的改性方解石吸附剂对水溶液中的氟离子具有优良的吸附性能。

技术方案