專利名稱:鋁改性赤泥除氟吸附劑的制備及應用方法
技術領域：
本方法屬于水處理技術領域：
，涉及一種鋁改性赤泥吸附劑的制備及應用方法。
技術背景
氟元素是生物所需必要微量元素，根據(jù)WHO建議，飲用水中最適氟化物濃度應在 0.5 1.0mg/L，高于此范圍的濃度可能導致氟中毒。我國是氟污染大國，很多地區(qū)由于地 質條件或工業(yè)污染，水體中氟濃度嚴重超標。
近年來，國內外針對水體中氟離子的去除出現(xiàn)了很多工藝，但大體上研究的熱點 集中在吸附工藝、絮凝法、化學沉淀法、離子交換樹脂法、電化學法、膜工藝等。相比較而言， 吸附法以其較低成本和較好的去除效果，目前在國內外應用最為廣泛。
目前常用的吸附材料主要包括氧化鋁、骨碳、沸石等天然礦物質等，但多數(shù)專利報 道都是基于上述材料所進行的改性處理，以其提高吸附容量和效能，如改性殼聚糖改性制 備除氟劑方法(專利公開號CN101244378)；鋁改性蒙脫石除氟材料制備及應用方法(專利 公開號CN1315293)；改性沸石除氟濾料的生產方法及其相適應除氟工藝(CN1795981)，以 及一種高效除氟劑及其制備方法和應用(CN101091903)等等。上述除氟吸附劑普遍存在或 是吸附除氟效果不佳，或是除氟運行成本過高等缺點。因此尋找一種相對高效廉價的除氟 吸附劑就成為當務之急。
氧化鋁生產過程中產生的廢礦渣，因其富含氧化鐵(20 50% )呈紅褐色而被稱 之為赤泥。在氧化鋁生產過程中，每生產1噸Al2O3會產生0. 5 1. 2噸的廢礦渣，近年我 國氧化鋁工業(yè)的高速發(fā)展，2008年已近2000萬噸。赤泥年堆積量也達到1500-2000萬噸/ 年。一方面，大量強堿性、高鹽度的赤泥廢棄物露天堆存，不僅占用大量土地資源，而且對土 壤、水體和地下水，以及區(qū)域環(huán)境空氣質量都造成嚴重污染危害。另一方面，赤泥中含有大 量鐵、鋁、硅、鈣等活性金屬氧化物組分，是制備絮凝劑、吸附劑的最基本原材料，但至今沒 有得到有效利用，造成可再生資源的二次浪費。

發(fā)明內容
本方法是以燒結法氧化鋁生產過程中產生赤泥廢礦渣作為基本原料，通過酸性鋁 鹽和堿液改性處理，制備新型經濟價廉的水質除氟吸附劑。本發(fā)明的目的在于提供一種高 活性的改性赤泥吸附劑的制備方法并將其應用于含氟廢水處理。
1、吸附劑制備程序如下
①將初始赤泥烘干研磨過100目篩備用。
②配制0. 5-2. Omol/L AlCl3. 6H20 溶液和 0. 5-Imol/LNaOH 溶液。
③常溫下將研磨的赤泥逐漸加入到AlCl3. 6H20溶液中，并用磁力攪拌器強力攪 拌，直至溶液PH值為3時停止加入赤泥。再繼續(xù)強力磁力攪拌24小時。
④將赤泥懸濁液緩慢加入此NaOH溶液中，強力攪拌，直至堿液pH穩(wěn)定降到7-8后 再靜置12小時。
3[0012]⑤然后采用離心法將此懸濁液進行固液分離，分離固體置于馬福爐中焙燒2個小 時，焙燒溫度為200-300°C，研磨過100目篩，得到鋁改性赤泥除氟吸附劑。
2、除氟使用方法
取一定體積某種濃度的含氟水，按改性赤泥與水中氟質量比為100 1投加改性 赤泥懸浮劑，振蕩2小時后靜置沉降，上澄液離心分離，測定水中含氟量。
本方法所采用的赤泥原料為燒結法赤泥，原料價格低廉，操作簡單。另外，與其他 很多除氟吸附劑適用酸性條件不同，鋁改性赤泥吸附劑在PH中性(7-8)條件下達到較好吸 附除氟效果。下面結合實例對本方法做進一步說明
實例1
取IOOml含氟離子(5mg/L，pH約為7. 5)待處理水樣，加入背景電解質 NaClO. 0lmol/L，置于250ml錐形瓶中，投加鋁改性赤泥吸附劑0. 5g，在室溫條件下以 150r/min的速度振蕩2小時，離心，取上清液采用離子色譜法測定上清液中氟離子含量為 0. 65mg/L，低于國家飲用水標準1. Omg/L。
實例2:
取IOOml含氟離子(3mg/L，pH約為7. 5)待處理水樣，加入背景電解質 NaClO. 0lmol/L，置于250ml錐形瓶中，投加鋁改性赤泥吸附劑0. 3g，在室溫條件下以 150r/min的速度振蕩2小時，離心，取上清液采用離子色譜法測定上清液中氟離子含量為 0. 92mg/L，低于國家飲用水標準1. Omg/L。
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權利要求
一種鋁改性赤泥作為除氟吸附劑的制備和除氟應用方法。其主要特征在于以鋁土礦提取氧化鋁工業(yè)生產中的廢礦渣一赤泥為原料，通過酸性鋁鹽化合物侵浸和堿液處理，再通過焙燒制備的一種新型改性赤泥吸附劑。
2.根據(jù)權利要求
1所述方法制備改性赤泥吸附劑，其特征在于所用鋁鹽溶液是 0. 5-2. Omol/L 的 AlCl3 溶液。堿液是 0. 5-1. Omol/L 的 NaOH 溶液。
3.根據(jù)權利要求
1所述方法制備改性赤泥吸附劑，常溫下將適量赤泥逐漸加入到上述 所述的AlCl3溶液中，并用磁力攪拌器強力攪拌混合，直至溶液pH值達到3時停止。24小 時后再將此懸浮液逐漸加入NaOH溶液中，直至堿液pH降低穩(wěn)定在7-8后再靜置12小時。
4.根據(jù)權利要求
1所述方法制備改性赤泥吸附劑，其特種在于將上述靜置沉淀 的懸濁液進行固液分離，再將此離心固體顆粒置于馬福爐中焙燒2個小時，焙燒溫度為 200-300°C，研磨過100目篩，即得鋁改性赤泥除氟吸附劑。
5.根據(jù)權利要求
1所述方法制備改性赤泥吸附劑，其特征在于吸附反應最佳pH值范 圍是5-8，吸附反應平衡時間為2小時。
6.根據(jù)權利要求
1所述方法制備的水質除氟吸附劑，其特征在于也可用于去除水中 As_、P043_等陰離子。
專利摘要
本方法涉及一種將鋁改性赤泥作為除氟吸附劑的制備和除氟應用方法。其主要特征在于以氧化鋁工業(yè)生產的廢礦渣-赤泥為原料，采用酸性鋁鹽和堿液進行改性處理，再焙燒制備的一種改性赤泥除氟吸附劑。該方法制造工藝簡單、成本低廉、清潔無害、吸附速度快、飽和容量大。在pH中性條件下即可達到較好的除氟效果。
文檔編號C02F1/28GKCN101898128SQ200910084707
公開日2010年12月1日 申請日期2009年5月25日
發(fā)明者欒兆坤, 賈智萍, 趙穎, 魏寧 申請人:中國科學院生態(tài)環(huán)境研究中心導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan