【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及除氟吸附剂的，具体涉及一种由煤矸石制备除氟吸附剂的方法。
技术介绍
1、氟化物超标问题已经成为制约我国西部矿区矿井水高效利用的主要挑战之一。矿井水的用途主要有煤矿井下生产生活、矿区生态灌溉、矿区居民用水等。矿井水利用依据的水质标准有《饮用水卫生标准(gb5749-2022)》(氟化物浓度限值为1mg/l)《地表水环境质量标准(gb3838-2002)》(地表i、ii、iii类水氟化物浓度限值为1mg/l)等，这对矿井水中氟化物去除提出了较高的要求。
2、目前，西部矿区矿井水中氟化物浓度多处于10mg/l以下，化学沉淀法、膜分离法通常效率不高，因此，吸附技术是最经济适用的去除手段。常用吸附剂为活性氧化铝、羟基磷灰石、离子交换树脂等，这些技术已经获得了大量应用，但是矿井水矿化度高、碱度大，导致吸附剂使用寿命变短，再生频繁，增加了处理成本。
3、煤矸石是煤炭开采过程中产生的大宗固废。众多学者已经尝试以煤矸石为原料制备除氟吸附剂，但通常采用水热法提取其中有效成分铝和硅后制备沸石等多孔吸附材料，其制备工艺复杂，成本较高。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了采用机械化学法制备了一种对矿井水中氟化物去除率达到90％以上的煤矸石除氟吸附剂及其制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：
3、本专利技术在第一方面提供了一种由煤矸石制备除氟吸附剂的方法，将煤矸石和除氟活性物质加入至球磨罐内进行球
4、其中，所述除氟活性物质包括活性物质a和/或活性物质b和/或活性物质c；
5、所述活性物质a包括含有除氟活性成分的可溶性盐和含有除氟活性的金属氧化物；
6、所述活性物质b为零价铁或零价铝；
7、所述活性物质c为金属聚合物。
8、本专利技术提供的除氟吸附剂是以煤矸石为原料，由于煤矸石中含有较多的粘土矿物高岭石，通过本专利技术的制备方法能够有效地改善煤矸石孔隙结构及提高其比表面积，从而能显著提升其吸附性能，进而到高效去除水中氟化物的目的。
9、在一些具体的实施方式中，所述煤矸石与所述除氟活性物质的质量比为2:(0.2～1.5)，优选为2:(0.5～0.8)。
10、在一些优选的实施方式中，所述除氟活性物质包括活性物质a、活性物质b和活性物质c中的任意两种。
11、在本专利技术的具体实施方式中，球磨处理具体按照以下步骤进行：将磨球放入球磨罐内后加入所述煤矸石，并在150～650rpm的转速下球磨10～35分钟；
12、向球磨罐内加入所述活性物质a，并在200～600rpm的转速下球磨5～30分钟；
13、向球磨罐内加入所述活性物质b，并在450～600rpm的转速下球磨5～15分钟；
14、向球磨罐内加入所述活性物质c，并在500～650rpm的转速下球磨5～30分钟。
15、在一些具体的实施方式中，可以在磨球放入球磨罐内后加入煤矸石进行球磨处理后，再向其中加入一种或任选地几种的活性物质；或者，在磨球放入球磨罐内后先向其中加入一种活性物质，然后加入煤矸石后，再继续加入任选的几种活性物质。
16、在一些具体的实施方式中，选取粒径为直径为5mm～20mm的不锈钢球，也可以是其他能够实现同等能量输入的其他材质的磨球，比如氧化锆、刚玉等。球磨罐和磨球总体积的比值保持在2:1～5:1较好。
17、在一些具体的实施方式中，活性物质a中的所述可溶性盐中含有铁元素、铝元素或镁元素，所述金属氧化物中含有铁元素、铝元素或镁元素；
18、在一些优选的实施方式中，可溶性盐选自氯化铁、铝酸钙、偏铝酸钠、氯化亚铁、硫酸铁、硫酸亚铁、氯化镁、硫酸镁、氯化铝或硫酸铝；所述金属氧化物选自氧化铁、氧化亚铁、氧化铝或氧化镁。
19、在一些优选的实施方式中，所述活性物质b中零价铁选自铁屑废料及含铁量不低于60％的零价铁废料；活性物质b的粒径为40目以下。零价铝可以是市售任意铝粉，粉末的粒径在40目以下。
20、在一些优选的实施方式中，所述活性物质c选自聚合硅酸铝铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁。
21、在本专利技术的具体实施方式中，煤矸石一般经破碎处理至粒径为3mm以下后再制备除氟吸附剂；其中，煤矸石可以是任意地层开采的煤矸石。
22、本专利技术在第二方面提供了一种利用上述方法制备的除氟吸附剂，所述除氟吸附剂的表面上金属原子的覆盖率为0.5～20％，优选为8～13％。
23、在一些具体的实施方式中，除氟吸附剂的去除率为90～99％。
24、采用上述的技术方案，具有如下的技术效果：
25、本专利技术提供的合成过程为固相反应，将煤矸石粉末和除氟活性物质在固相反应中制得除氟吸附剂，制备周期短、成本低，不产生废液废渣，有利于大宗煤基固废的循环再利用。
26、本专利技术提供的除氟吸附剂对氟化物具有较好的吸附性能，对煤矿矿井水和地下水中氟化物的去除率可达95％，水处理效果好，环境效益显著。
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1.一种由煤矸石制备除氟吸附剂的方法，其特征在于，将煤矸石和除氟活性物质加入至球磨罐内进行球磨处理后得到煤矸石除氟吸附剂；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤矸石与所述除氟活性物质的质量比为2:(0.2～1.5)，优选为2:(0.5～0.8)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述除氟活性物质包括活性物质A、活性物质B或活性物质C中的任意两种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述球磨处理具体按照以下步骤进行：
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述活性物质A中的所述可溶性盐中含有铁元素、铝元素或镁元素，所述金属氧化物中含有铁元素、铝元素或镁元素；
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其特征在于，所述活性物质B中零价铁选自铁屑废料及含铁量不低于60％的零价铁废料；
7.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其特征在于，所述活性物质C选自聚合硅酸铝铁、聚合氯化铝、聚合硫酸铁或聚合氯化铝铁。
8.根据权利要求1～7中任一项所述
9.一种利用权利要求1～8中任一项所述的方法制备的除氟吸附剂，其特征在于，所述除氟吸附剂的表面上金属原子的覆盖率为0.5～20％，优选为8～13％。
10.根据权利要求9所述的除氟吸附剂，其特征在于，所述除氟吸附剂的去除率为90～99％。
...【技术特征摘要】
1.一种由煤矸石制备除氟吸附剂的方法，其特征在于，将煤矸石和除氟活性物质加入至球磨罐内进行球磨处理后得到煤矸石除氟吸附剂；
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述煤矸石与所述除氟活性物质的质量比为2:(0.2～1.5)，优选为2:(0.5～0.8)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述除氟活性物质包括活性物质a、活性物质b或活性物质c中的任意两种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，所述球磨处理具体按照以下步骤进行：
5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，所述活性物质a中的所述可溶性盐中含有铁元素、铝元素或镁元素，所述金属氧化物中含有铁元素...
【专利技术属性】
技术研发人员：包一翔，李井峰，曹志国，张海琴，郭强，蒋斌斌，李杰，杨烨，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：
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