一种羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料及其制备方法，其制备方法包括如下步骤：(1)向羟基磷灰石溶液中加入活化后的活性炭，搅拌混合均匀，再加入凹土，于60～90℃持续搅拌30～60min后挤压成型，干燥后得到成型半成品；其中，羟基磷灰石溶液中的羟基磷灰石和活化后的活性炭的质量比为(0.2～5)：1；(2)在惰性气氛或氮气气氛下，将成型半成品于900～1000℃烧结120～180min，即得。本发明专利技术利用羟基磷灰石的高氟吸附容量，借助活化后的活性炭的高孔隙结构，通过添加具有高粘合作用和表面活性催化作用的凹土，制备出的复合型的除氟材料会产生协同增效的除氟效果，除氟效果好。除氟效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于除氟材料
，具体地，本专利技术涉及一种羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]氟是人体内必须的微量元素之一，适量的氟有利于骨骼、牙齿坚实，减少龋齿发病率，以及对神经系统的兴奋性传导、甲状旁腺功能、细胞酶系统以及生殖过程都有益处。但是，过量的氟则有致癌、致畸效应，轻者会引起氟斑牙，重者则会引起氟骨症，危害人体健康。因此，世界卫生组织(WHO)规定饮用水中氟的含量不超过1.5mg/L，而按照中国《生活饮用水卫生标准》(GB5749
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2006)，规定生活饮用水中的氟离子浓度应小于1.0mg/L。如何去除饮用水中的高浓度氟离子引起研究者广泛关注。
[0003]目前，氟离子的脱除主要有化学沉淀、电解、离子交换以及吸附脱除等方法。其中，化学沉淀法的不足是工艺流程复杂，产生较多难处理的废渣；电解法选择性较低，耗能较高；离子交换法操作简单，再生耗水量大，再生废液处理难度较大；吸附法是一种重要的物理化学方法，因操作简单、效率高，尤其是可去除低浓度污染物质，在含氟水处理中获得了较多应用。采用吸附法处理含氟水，关键在于选择适宜的吸附剂，常见的吸附剂有金属氧化物吸附剂、天然矿物吸附剂、生物质类吸附剂、类水滑石类吸附剂、离子交换树脂吸附剂、废物利用吸附剂等。
[0004]羟基磷灰石是目前研究较多的一种除氟剂，其具有合成方便，除氟效果好等优点，被广泛应用于含氟废水的吸附处理中。然而单独的羟基磷灰石用于除氟吸附材料时，其比表面积较小，与污染废水接触不充分，不利于氟的去除，除氟效果不理想，限制了其广泛应用，因此，相关技术多以羟基磷灰石为主体，通过对其进行改性以达到深度除氟的目的，但是材料的成本仍然相对较高，除氟容量也需要进一步提高，而提高除氟容量、降低成本是除氟吸附剂的永恒主题，因此，亟需开发一种综合性能更好的除氟吸附材料。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术实施例提出一种羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料及其制备方法。
[0006]本专利技术实施例一方面提出一种羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法，包括如下步骤：
[0007](1)向羟基磷灰石溶液中加入活化后的活性炭，搅拌混合均匀，然后再加入凹土，于60～90℃持续搅拌30～60min后挤压成型，干燥后得到成型半成品；其中，所述羟基磷灰石溶液中的羟基磷灰石和所述活化后的活性炭的质量比为(0.2～5)：1；
[0008](2)在惰性气氛或氮气气氛下，将成型半成品于900～1000℃烧结120～180min，即得所述羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料。
[0009]本专利技术实施例的制备方法中通过将羟基磷灰石和活化后的活性炭相复合，并添加
凹土作为粘结剂，制备羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料，其中，羟基磷灰石具有高氟吸附容量，活性炭的多孔结构大大增强了羟基磷灰石的分散度，提高了其利用率；而凹土中的稀土氧化物等可以进一步增强复合材料的除氟容量，三者起到了协同增效的作用，所制得的复合除氟材料氟脱除效果好，应用范围广，且该方法工艺简单，所用设备均为常规设备，成本较低，易于工业化生产。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述凹土的投加量为所述羟基磷灰石溶液中的羟基磷灰石的质量和所述活化后的活性炭的质量之和的10～30％；
[0011]进一步地，所述凹土的粒径为1～15μm。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述羟基磷灰石溶液中的羟基磷灰石和所述活化后的活性炭的质量比优选为(2～4)：1。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述活化后的活性炭的颗粒尺寸为0.5～10μm，优选为0.5～2μm；孔径为2～10nm，优选为2～5nm。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述挤压成型的压力为0.3～0.5MPa，优选为0.5MPa；温度为30～60℃，优选为50℃。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述羟基磷灰石溶液由包括如下步骤的方法制备得到：S1，采用氯化钙、磷酸为原料，按照钙磷摩尔比为(1.45～1.85):1确定氯化钙和磷酸的投加质量；S2，按照磷酸与水的体积比为1:3，配制磷酸溶液；S3，将氯化钙溶于60～90℃的水中，并保持水温，配制20wt％～50wt％的氯化钙溶液；再将碳酸氢铵溶入配制好的氯化钙溶液中，搅拌均匀，得到氯化钙
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碳酸氢铵溶液；S4，以0.2L/h的滴加速度，将磷酸溶液滴入氯化钙
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碳酸氢铵溶液中，不断搅拌，然后再加入氨水调节反应体系的pH值实时保持在9～11的范围；S5，待磷酸溶液滴加完后，在常温下继续搅拌30～90min，获得所述羟基磷灰石溶液；
[0016]其中，步骤S4中，所述氯化钙
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碳酸氢铵溶液中的碳酸氢铵与所述磷酸溶液中的磷酸的碳磷摩尔比为(0.02～0.1):1。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述活化后的活性炭由包括如下步骤的方法制备得到：以商品活性炭为原料，将其经研磨、过筛后，于500～600℃下氮气气氛中焙烧30～60min，冷却后得到所述活化后的活性炭。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述商品活性炭的比表面积为1000～1800m2/g；平均孔径为2～10nm，优选为2.5～5nm；灰分≤2％，优选为≤1.2％。
[0019]本专利技术实施例另一方面还提出一种羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料，该复合除氟材料由上述羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法制备得到。
[0020]前述针对羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法所描述的特征和优点，同样适用于羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料，在此不再赘述。
[0021]本专利技术实施例又一方面还提供了上述羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料在含氟废水处理中的应用。
[0022]本专利技术具有如下优点和有益效果：本专利技术实施例利用羟基磷灰石的高氟吸附容量，借助活化后的活性炭的高孔隙结构，通过添加具有高粘合作用和表面活性催化作用的凹土，制备出的复合型的除氟材料会产生协同增效的除氟效果，除氟效果较好；且本专利技术实施例的制备方法工艺简单、易操作，成本低廉，有利于大规划生产和推广利用。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0024]除非另作定义，本专利技术所使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内有一般技能的人士所理解的通常意义。
[0025]本专利技术实施例一方面提出一种羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法，包括如下步骤：
[0026](1)向羟基磷灰石溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)向羟基磷灰石溶液中加入活化后的活性炭，搅拌混合均匀，然后再加入凹土，于60～90℃持续搅拌30～60min后挤压成型，干燥后得到成型半成品；其中，所述羟基磷灰石溶液中的羟基磷灰石和所述活化后的活性炭的质量比为(0.2～5)：1；(2)在惰性气氛或氮气气氛下，将成型半成品于900～1000℃烧结120～180min，即得所述羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料。2.根据权利要求1所述的羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法，其特征在于，所述凹土的投加量为所述羟基磷灰石溶液中的羟基磷灰石的质量和所述活化后的活性炭的质量之和的10～30％；进一步地，所述凹土的粒径为1～15μm。3.根据权利要求1所述的羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法，其特征在于，所述羟基磷灰石溶液中的羟基磷灰石和所述活化后的活性炭的质量比为(2～4)：1。4.根据权利要求1所述的羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法，其特征在于，所述活化后的活性炭的颗粒尺寸为0.5～10μm，平均孔径为2～10nm。5.根据权利要求1所述的羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法，其特征在于，所述挤压成型的压力为0.3～0.5MPa、温度为30～60℃。6.根据权利要求1所述的羟基磷灰石/活性炭复合除氟材料的制备方法，其特征在于，所述羟基磷灰石溶液由包括如下步骤的方法制备得到：S1，采用氯化钙、磷酸为原料，按照钙磷摩尔比为(1.45～1.85):1确定氯化钙和磷酸的投加质量；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兰廷，王冠宇，王琦，王吉坤，王亚强，钟金龙，刘敏，张浩强，李文博，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：