CN103170303B

CN103170303B - 利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法

Info

Publication number: CN103170303B
Application number: CN201310129932.1A
Authority: CN
Inventors: 张国臣; 张焕祯; 汤宣林; 刘明柱; 马莉
Original assignee: Beijing Zhongdi Hongke Environment Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhongdi Hongke Environment Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-04-15
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2014-12-24
Anticipated expiration: 2033-04-15
Also published as: CN103170303A

Abstract

本发明公开了一种利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法，首先将硅酸盐水泥和二水氯化钙以及去离子水按照质量比100:2.5:25～35混合，充分搅拌混匀，配置成水泥浆，在室温下至少放置15天，然后用破碎机将硬化水泥块进行破碎，筛选粒径为1～2mm的水泥颗粒；然后配置0.1mol/L的十八水硫酸铝溶液，按照十八水硫酸铝溶液与水泥颗粒比10:1（毫升/克）混合，在70～80℃下充分搅拌混匀，并持续6～8h；之后将改性后材料用去离子水冲洗5～8次，在50℃下烘干。原料易取、成本低廉、效果稳定。

Description

利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法

技术领域

本发明涉及一种制备除氟剂的方法，尤其涉及一种利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法。

背景技术

氟是人体必需的微量元素之一，适量的氟可促进牙齿与骨骼的钙化。如果人长期饮用含氟量低于0.5mg/L的水，致使人体摄入的氟量过低，就会导致氟在牙釉质上的沉积物减少，龋齿发病率增加；相反，若长期饮用含氟量高于1.5mg/L的水则会造成氟斑牙或氟骨症，发生慢性氟中毒。

高氟水在我国分布十分广泛，遍及全国27个省、市和自治区，华北、西北较严重。许多典型氟病点发病率相当高，比如说，河北阳原县，氟骨症发病率达54.2%，斑齿发病率更是达到了84.4%，山东省昌滩地区，患有氟骨症和氟斑牙的比例占到了99.0%。

目前，降氟处理主要有混凝沉淀、电化学、吸附法。混凝沉淀易产生二次污染，电化学工艺复杂，操作难度大，成本高，都限制了它们的广泛使用。吸附法以其经济、环保、工艺流程简单、运行稳定可靠等优势，特别适合于含氟水的处理。吸附法除氟关键在于吸附剂，目前还没有一种价格低廉、方便获取、性质稳定、吸附容量高以及无二次污染的吸附剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种原料易取、成本低廉、效果稳定的利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法，包括步骤：

A、将硅酸盐水泥、二水氯化钙、去离子水按照质量比100:2.5:25～35混合，充分搅拌混匀，配置成水泥浆，在室温下至少放置15天，然后用破碎机将硬化水泥块进行破碎，筛选粒径为1～2mm的水泥颗粒；

B、配置0.1mol/L的十八水硫酸铝溶液，按照十八水硫酸铝溶液与水泥颗粒比10:1（毫升/克）混合，在70～80℃下充分搅拌混匀，并持续6～8h；

C、将改性后材料用去离子水冲洗5～8次，在50℃下烘干。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法，由于首先将硅酸盐水泥和二水氯化钙以及去离子水按照质量比100:2.5:25～35混合，充分搅拌混匀，配置成水泥浆，在室温下至少放置15天，然后用破碎机将硬化水泥块进行破碎，筛选粒径为1～2mm的水泥颗粒；然后配置0.1mol/L的十八水硫酸铝溶液，按照十八水硫酸铝溶液与水泥颗粒比10:1（毫升/克）混合，在70～80℃下充分搅拌混匀，并持续6～8h；之后将改性后材料用去离子水冲洗5～8次，在50℃下烘干。原料易取、成本低廉、效果稳定。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法，其较佳的具体实施方式包括步骤：

A、将硅酸盐水泥和二水氯化钙以及去离子水按照质量比100:2.5:25～35混合，充分搅拌混匀，配置成水泥浆，在室温下至少放置15天，可确保水泥的充分硬化，然后用破碎机将硬化水泥块进行破碎，筛选粒径为1～2mm的水泥颗粒；

B、配置0.1mol/L的十八水硫酸铝溶液，浓度过高过低都会降低氟的去除能力。按照十八水硫酸铝溶液与水泥颗粒比10:1（毫升/克）混合，在70～80℃下充分搅拌混匀，并持续6～8h；

C、将改性后材料用去离子水冲洗5～8次，在50℃下烘干。

所述步骤A中，硅酸盐水泥、二水氯化钙、去离子水的质量比为100:2.5:30。适量的二水氯化钙主要是加速水泥硬化，使其性质稳定。

所述步骤B中，混匀的温度为75℃。

本发明的利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法，充分利用建筑材料水泥来源广泛，硬化后性质稳定，以及其本身含有氧化钙，氧化铝等对氟的去除较好的氧化物的特点，以其为骨架，用十八水硫酸铝就行改性，制备除氟剂。原料易取、成本低廉、效果稳定。硅酸盐水泥可以采用河北燕新建材有限公司的早强型复合硅酸盐水泥，也可以选用其它的水泥。

实验表明：本发明除氟剂具有效果稳定、成本低、无污染、颗粒性、性质稳定等特点，而且除氟剂性能易恢复，制备工艺简单。因此，本发明具有极高的应用价值。当氟离子（氟化钠人为配置）浓度为10mg/L，吸附剂用量6g/L时，氟离子去除率可达92%以上。用0.1mol/L的氢氧化钠溶液和0.1mol/L的十八水硫酸铝溶液对吸附剂进行再生，能恢复除氟能力。

实施例1：铝改性水泥颗粒的制备：

本发明利用十八水硫酸铝对水泥颗粒进行改性制备除氟剂。具体步骤是，按照质量比为100:2.5:30，将硅酸盐水泥和二水氯化钙以及去离子水充分搅拌混匀，制得水泥浆，置于室温下硬化15天。再将硬化后的水泥破碎，筛选1～2mm的颗粒，将配置的0.1mol/L的十八水硫酸铝溶液，按照十八水硫酸铝溶液与筛选出的水泥颗粒比10:1（v/m）混合，在70～80℃下充分搅拌混匀，并持续6～8h，然后，采用去离子水清洗5～8次，将洗净的除氟剂于50℃下烘干。

实施例2：采用铝改性水泥颗粒处理含氟水：

铝改性水泥颗粒采用实施例1的产品，称取0.3g的该产品，置于50mL氟离子浓度为10mg/L的溶液中，在环境温度25℃，振荡速度为150rpm的摇床中振荡12h。然后，经过0.45μm的滤头过滤，测试剩余溶液氟离子含量为0.660mg/L，溶液中铝离子未检出。分析结果显示，铝改性的水泥颗粒对氟离子的去除率可达93%以上。

实施例3：铝改性水泥颗粒在不用pH的含氟水中的除氟效果：

取实施例1制备得到的铝改性水泥颗粒，分别称取0.3g上述颗粒置于pH为3,4,5,6,7,8,9,10,11,12的锥形瓶中，在实施例2的条件下振荡除氟，测试剩余溶液氟离子浓度。发现该产品几乎不受溶液pH的影响，都能将10mg/L的氟离子降低到0.7mg/L以下。

实施例4：铝改性水泥颗粒再生及其除氟效果：

取实施例2后的产品，配置0.1mol/L的氢氧化钠溶液，将实施例2的产品与氢氧化钠溶液以10:1（毫升/克）进行混合，置于摇床中25℃，150rpm下振荡12h，再用0.3mol/L的硝酸溶液进行中和，洗净后再用0.1mol/L的十八水硫酸铝溶液进行再生，将再生过的吸附剂按照实施例1的条件进行重新除氟实验。分析结果显示，经过再生的除氟剂，对氟离子的去除可达86%。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法，其特征在于，包括步骤：

A、将硅酸盐水泥和二水氯化钙以及去离子水按照质量比100:2.5:25～35混合，充分搅拌混匀，配置成水泥浆，在室温下至少放置15天，然后用破碎机将硬化水泥块进行破碎，筛选粒径为1～2mm的水泥颗粒；

B、配置0.1mol/L的十八水硫酸铝溶液，按照十八水硫酸铝溶液与水泥颗粒比10毫升:1克混合，在70～80℃下充分搅拌混匀，并持续6～8h；

C、将改性后材料用去离子水冲洗5～8次，在50℃下烘干。

2.根据权利要求1所述的利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法，其特征在于，所述步骤A中，硅酸盐水泥和二水氯化钙以及去离子水的质量比为100:2.5:30。

3.根据权利要求1所述的利用硅酸盐水泥为原料制备除氟剂的方法，其特征在于，所述步骤B中，混匀的温度为75℃。