[发明专利]一种掺杂高分散羟基磷灰石的红土基球型除氟滤料的制备方法

说明书

本发明涉及一种掺杂高分散羟基磷灰石的红土基球型除氟滤料的制备方法，该方法包括如下步骤：(1)、将可溶性钙盐、磷酸或其盐溶液、分散剂溶液，依次添加，均匀混合，滴加氨水，使反应体系的pH保持在9～11的范围内；充分反应；然后从反应釜取出产物，按顺序进行脱水、洗涤、干燥、粉碎，得到羟基磷灰石粉末；(2)、将红土粉末置于造粒机中，加入造孔剂和羟基磷灰石粉末，然后混合均匀；然后喷洒粘合剂，将红土粉制成0.5～2mm的球型颗粒；取出小球，放入烘箱中进行干燥，定型后得到掺杂高分散羟基磷灰石的红土基球型除氟滤料。本发明方法简单、生产成本低廉；制备的除氟滤料除氟效果优异、易再生、出水畅通、绿色环保。

技术领域

本发明涉及水处理材料技术领域，涉及一种除氟滤料及其制备方法，更具体地，本发明涉及一种掺杂高分散羟基磷灰石的红土基球型除氟滤料及其制备方法。

背景技术

氟(F)在自然环境中分布广泛，在地壳中含量的排序为13，且是人体维持生理活动所必需的微量元素之一。

水中的氟元素根据其含量具有相异的作用，世界卫生组织制定的饮用水氟含量限制为1.5mg/L，而我国现行《GB 5749-2006生活饮用水卫生标准》规定生活饮用水最高氟浓度为1.0mg/L。当人体长期摄入高于1.5mg/L的饮用水会渐进引发氟斑牙和氟骨症，而当长期缺乏氟元素的摄入则易引发龋齿。

人体通过饮水、食物的吸收来摄取氟元素，其中60～70％来自饮用水，并且人体对食物中的氟元素的吸收速度，要远小于通过饮水摄入氟元素的速度，对饮用水中的氟元素的吸收可达90％。

根据农村饮用水安全评价标准统计，我国有超过5000万人受到饮用水中氟含量超标的威胁，其中河南、河北、安徽和内蒙古的人数更是达到了1127万、749万、436万和365万，氟污染形势十分严峻。所以对于高氟水地区，研究饮用水中氟化物的去除具有重要的意义。

目前除氟手段众多，传统手段如化学沉淀和混凝沉淀虽然操作简单、见效快，但是二次污染严重、出水氟浓度不稳定。其他手段还有吸附法、膜处理、离子交换、电凝聚等。吸附法具有较高的经济性，而且除氟效果较好，被认为是最有潜力的除氟手段。目前关于除氟吸附剂报道众多，除了常见的活性氧化铝、活性炭、粘土、沸石和骨炭外，还有改性果渣废料、人工合成羟基磷灰石以及纤维素等。

活性氧化铝吸附剂在国内应用较早，始于上世纪80年代，技术成熟度较高，但是需要将原水pH调节至酸性，不仅增加成本，也提高了操作难度。此外，使用活性氧化铝除氟的出水铝溶出较高，易引发人体脑损伤，不适用于饮用水处理；骨炭也是较常用的一类吸附剂，常用牛骨和鸡骨等作为原料。骨炭吸附剂问题在于出水异味重、出水色度高，且需要高温热再生，增加了能耗；生物基质催化剂存在着吸附容量低，再生需要消耗大量碱液的缺陷。

目前国内外学者进行了大量的吸附剂开发工作，诸如专利CN 104148026 B生物活性除氟滤料的制备方法，以研磨后的蛋壳、贝壳等作为主料，经过磷酸活化后结合壳聚糖来实现吸附作用，但是其吸附作用以静电吸附为主，且从制备到活化需要消耗大量化学药剂，而且其吸附容量在1.0mg/g左右，会加剧吸附剂迭代再生频率，易造成二次污染；专利CN110801806 A一种复合除氟滤料及其制备方法，将氢氧化铈、斜发沸石、膨润土和轻质氧化镁进行复合，制备出一种颗粒型除氟滤料，其出水效果可以稳定在0.12mg/g左右，但是通过掺杂稀土元素Ce来实现配位吸附，不仅极大地增加了成本，也会造成再生困难，其尚未给出相应再生手段；专利CN 106744766 B通过掺杂镁离子替代羟基磷灰石中部分钙，导致羟基磷灰石晶体产生结构畸变，晶格缺陷增加，结晶度下降，晶粒尺寸减小，比表面积增大，从而提高除氟效果，但合成工艺繁琐，镁离子不能均匀负载至羟基磷灰石的表面，限制了滤料的除氟能力。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种方法简单的、生产成本低廉、除氟效果优异、易再生、出水畅通、绿色环保的掺杂高分散羟基磷灰石的红土基球型除氟滤料的制备方法。

本发明的技术方案如下: