一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法及应用技术

本发明专利技术涉及除氟剂的制备领域，具体是一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法及应用。一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法，将粉煤灰以及碱液混合，并在35℃‑200℃温度下水热反应0.5‑6h，然后浆洗、抽滤，形成滤饼；用酸溶液浸泡滤饼或磁力搅拌处理5‑10min后抽滤；将酸处理后的滤饼干燥，获得粉煤灰除氟剂。本发明专利技术的除氟剂是一种很有发展前途的新型吸附剂，可广泛用于含氟污水处理、高氟地表水净化行业。可以装入适当的容器内使用；也可以一次性间歇式的处理，即将除氟剂加入高氟水中，搅拌，使之吸附氟离子，从而达到除氟的目的。总之，本发明专利技术的除氟剂有各种应用方法，可根据实际情况选择使用。

Preparation and application of fly ash defluoridation agent by two steps of hydrothermal and acid leaching

The invention relates to the preparation field of fluoride removal agent, in particular to a method for preparing fluoride removal agent for fly ash by hydrothermal/acid leaching and its application. A two-step hydrothermal/acid leaching method for preparing a fluoride remover for fly ash is described. The fly ash and alkali liquor are mixed and hydrothermal reacted at 35 200 for 0.5 6 h, then slurry washed and filtered to form a filter cake. The filter cake is soaked in acid solution or treated by magnetic stirring for 5 10 minutes and then filtered. Defluoridation agent. The fluoride removal agent of the invention is a new adsorbent with a bright future, and can be widely used in fluorine-containing sewage treatment and high fluorine surface water purification industries. It can be used in proper containers, or disposable intermittent treatment, that is, adding fluoride removal agent to high fluorine water, stirring, so that it can adsorb fluoride ions, so as to achieve the purpose of fluoride removal. In conclusion, the fluorine removing agent of the invention has various application methods and can be selected according to the actual situation.

【技术实现步骤摘要】
一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法及应用
本专利技术涉及除氟剂的制备领域，具体是一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法及应用。
技术介绍
氟是地壳中含量丰富的微量元素之一，大都存在于地壳的硅酸盐层。随着工业和采矿行业的发展，氟从岩石中通过各种途径进入人类生活环境中，主要渗入到土壤和水中，对人类健康生活产生严重影响。氟又是人的骨骼和牙齿中必要的化学组成之一。适量的氟有利于防止龋齿，控制口腔里的细菌的繁殖，并使牙齿钙化，提高抗酸能力。但氟过量会引起人急性中毒，造成人的代谢系统、功能系统、细胞呼吸系统和内分泌系统损伤，甚至致人于死地。氟对植物也有损害，会破坏植物的胚芽发育。因此，高氟水污染的治理对环境和人类健康具有重要意义。目前主要的除氟方法有沉淀法、电化学法、膜分离法、离子交换法、吸附法，其中吸附法被广泛采用。吸附法除氟主要依靠吸附材料的性能，吸附材料一般为具有较密集的细孔结构和较大比表面积的多孔性物质，表面具有适合氟离子作用形成化学键的基团。近几年，用作除氟剂的原料主要有氧化铝、砖红壤、阴离子交换树脂与金属铝、锂的杂化材料、沸石分子筛等，这些原料成本高或不易得，吸附过程甚至造成二次污染。粉煤灰是燃煤电厂排放的主要固体废弃物，随我国粉煤灰排放量逐年增长，给环境造成严重的污染。但粉煤灰同时也是另一种工业资源和材料资源。粉煤灰由空心和实心的球形颗粒组成，孔径均一，比表面积大，同时含有大量的非晶态硅铝玻璃体，与吸附材料有相似的形貌特征，在吸附方面有很好的应用前景。因此，本专利技术用粉煤灰作原料制备除氟剂，既达到“以废治废”的目的，又能改善人类生活环境，既经济又环保。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新型除氟剂，具体是一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法及应用。该除氟剂中原料粉煤灰廉价易得，其掺加量在60％以上，国家有退税补贴。所以生产粉煤灰除氟剂成本低，又达到“以废治废”的目的。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法，包括以下步骤：(1)水热：将粉煤灰以及碱液混合，并在35℃-200℃温度下水热反应0.5-6h，然后浆洗、抽滤，形成滤饼；(2)酸浸：用酸溶液浸泡滤饼或磁力搅拌处理5-10min后抽滤；(3)干燥：将酸处理后的滤饼干燥，获得粉煤灰除氟剂。作为本专利技术方法技术方案的进一步改进，水热步骤中所述碱液的浓度为0.1-3.0mol/L。作为本专利技术方法技术方案的进一步改进，粉煤灰与碱液的固液比为1-20。作为本专利技术方法技术方案的进一步改进，水热步骤中所述粉煤灰与碱液的混合溶液是在转速100-400rpm的反应条件下进行水热反应的。作为本专利技术方法技术方案的进一步改进，所述酸溶液的浓度为0.1-2.0mol/L。作为本专利技术方法技术方案的进一步改进，所述磁力搅拌处理是在水浴振荡器或超声搅拌器中实现的。作为本专利技术方法技术方案的进一步改进，干燥步骤中所述滤饼的干燥条件为在室温-120℃下干燥1-3h。本专利技术进一步提供了所述的一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法制备得到的粉煤灰除氟剂作为吸附剂在吸附氟离子中的应用。本专利技术相对于现有技术，具有如下有益效果：(1)本专利技术的粉煤灰除氟剂充分利用了粉煤灰这种固体废弃物，达到“以废治废”的目的，并且100％的粉煤灰掺加量，可以获得国家退税补贴，降低粉煤灰除氟剂的制备成本。(2)本专利技术的粉煤灰除氟剂对氟的吸附量大。对于高浓度的含氟工业废水，经该吸附剂吸附后，氟离子浓度小于10mg/L，达到国家工业废水排放标准；对于低浓度含氟废水，用1g除氟剂处理浓度为10mg/L的含氟废水，可使其达到WHO所规定的饮用水标准(1.0mg/L)，大约可处理200mL的水。若处理含氟2-3mg/L病区的地表水，大约可处理400-600mL的水量。(3)本专利技术的除氟剂工艺方法简单，处理方便、费用低，不需要再生。(4)本专利技术的除氟剂是一种很有发展前途的新型吸附剂，可广泛用于含氟污水处理、高氟地表水净化行业。可以装入适当的容器内使用；也可以一次性间歇式的处理，即将除氟剂加入高氟水中，搅拌，使之吸附氟离子，从而达到除氟的目的。总之，本专利技术的除氟剂有各种应用方法，可根据实际情况选择使用。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法，包括以下步骤：(1)水热：将粉煤灰以及碱液混合，并在35℃-200℃温度下水热反应0.5-6h，然后浆洗、抽滤，形成滤饼；(2)酸浸：用酸溶液浸泡滤饼或磁力搅拌处理5-10min后抽滤；(3)干燥：将酸处理后的滤饼干燥，获得粉煤灰除氟剂。在本专利技术中，水热步骤中所述水热反应是在高压反应釜或水浴振荡器中进行的。原粉煤灰主要是玻璃体结构，该结构致密坚硬，不易破坏，可溶性的硅、铝含量低，所以原粉煤灰活性低，吸附性小。所述碱液与粉煤灰水热反应混合能够破坏原粉煤灰表面Si-O-Si和Si-O-Al结构，形成了低聚合度的硅铝酸盐，提高了可溶性硅、铝含量，同时清除孔道内的杂质，增大孔隙率，从而提高表面活性，对氟具有一定的吸附性能；酸浸能够进一步使粉煤灰的Si-Al网络聚合结构遭到破坏，使粉煤灰颗粒内部的可溶性Si、Al、Fe转变为活性物质，特别时当用硫酸酸浸时，在搅拌下硫酸对粉煤灰的腐蚀作用加强，使粉煤灰表面变得粗糙、凹凸不平，增大了其比表面积，从而进一步提高了其吸附性能。本专利技术具体实施例中，所述粉煤灰来自锡林郭勒盟，所述氢氧化钠购自天津市北联精细化学品开发有限公司，盐酸购自和硫酸购自国药集团化学试剂有限公司。本专利技术提供的一个实施例中，所述水热反应的温度为35℃-200℃；在本专利技术提供的另一个实施例中，所述水热反应的温度为100℃-200℃；在本专利技术提供的其他实施例中，所述水热反应的温度为150℃-180℃。在本专利技术提供的一个实施例中，所述水热反应的时间为0.5-6h；在本专利技术提供的另一个实施例中，所述水热反应的时间为2-4h。在本专利技术提供的一个实施例中，所述浸泡或磁力搅拌处理的时间为5-10min，在本专利技术提供的另一个实施例中，所述浸泡或磁力搅拌处理的时间为8min。优选的，水热步骤中所述碱液的浓度为0.1-3mol/L。所述碱液可选择氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠。本专利技术提供的另一个实施例中，所述碱液的浓度为1.5-2.5mol/L；在本专利技术提供的另一个实施例中，所述碱液的浓度为1.5mol/L。优选的，粉煤灰与碱液的固液比为1-20。在本专利技术中所有的固液比均指的是质量比。在本专利技术提供的一个实施例中，所述粉煤灰与碱液的固液比为5-15；在本专利技术提供的另一个实施例中，所述粉煤灰与碱液的固液比为10。进一步，水热步骤中所述粉煤灰与碱液的混合溶液是在转速100-400rpm的反应条件下进行水热反应的。在本专利技术提供的一个实施例中，所述转速为200-350rpm；在本专利技术提供的另一个实施例中，所述转速为350rpm。优选的，所述酸溶液的浓度为0.1-2.0mol/L。所述酸溶液可选择盐酸溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）水热：将粉煤灰以及碱液混合，并在35℃‑200℃温度下水热反应0.5‑6h，然后浆洗、抽滤，形成滤饼；（2）酸浸：用酸溶液浸泡滤饼或磁力搅拌处理5‑10min后抽滤；（3）干燥：将酸处理后的滤饼干燥，获得粉煤灰除氟剂。

【技术特征摘要】
1.一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）水热：将粉煤灰以及碱液混合，并在35℃-200℃温度下水热反应0.5-6h，然后浆洗、抽滤，形成滤饼；（2）酸浸：用酸溶液浸泡滤饼或磁力搅拌处理5-10min后抽滤；（3）干燥：将酸处理后的滤饼干燥，获得粉煤灰除氟剂。2.根据权利要求1所述的一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法，其特征在于，水热步骤中所述碱液的浓度为0.1-3.0mol/L。3.根据权利要求2所述的一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法，其特征在于，粉煤灰与碱液的固液比为1-20。4.根据权利要求1所述的一种水热/酸浸两步制备粉煤灰除氟剂的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁海萍，侯泽健，张怀宇，
申请(专利权)人：锡林郭勒职业学院，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15