利用大蒜秸秆废弃物制作除氟复配吸附材料及应用方法技术

一种利用大蒜秸秆废弃物制作除氟复配吸附材料及应用方法，属于净水材料领域。本发明专利技术采集大蒜秸秆废弃物，洗净晒干、粉碎、筛分，得到颗粒物；将颗粒物于水或者碱性溶液中，反复浸泡换水、沥干后；再于食品级无机酸或小分子量有机酸中浸泡，反复操作5轮之后，将处理得到的颗粒材料分为两份，一份烘干，另一份不烘干，将不烘干的颗粒材料浸泡于含有高价金属离子的水中，反复操作5轮之后，沥干后再烘干。两份不同的颗粒材料按照质量比1：1～10的比例进行均匀混合筛分成平均粒度为2mm粗细的颗粒物，即可得到能够一次性除氟的复配吸附材料。取含氟地下水，按照比例至少为1g/L或1kg/m

Preparation and Application of Compound Adsorbent Material for Fluoride Removal from Garlic Straw Waste

The utility model relates to a compound adsorbing material for fluoride removal made from garlic straw waste and an application method, which belongs to the field of water purification materials. The invention collects garlic straw waste, washes, dries, crushes and sieves, and obtains particulate matter; the particulate matter is soaked repeatedly in water or alkaline solution for water exchange and drainage; and then soaked in food-grade inorganic acid or small molecular weight organic acid for 5 rounds of repeated operation, the particulate material is divided into two parts, one is dried, the other is not dried and will not be dried. The granular material is immersed in water containing high valent metal ions. After 5 rounds of repeated operation, it is dried and then dried. Two different granular materials were evenly mixed and sieved at the mass ratio of 1:1 to 10 and divided into particles with average particle size of 2 mm. A composite adsorbent with one-off fluoride removal was obtained. Groundwater containing fluorine should be taken at least 1g/L or 1kg/m in proportion.

【技术实现步骤摘要】
利用大蒜秸秆废弃物制作除氟复配吸附材料及应用方法
本专利技术属于一种地下水、温泉水中几个～几十个mg/L浓度级别的氟的深度脱除技术，具体涉及一种利用大蒜废弃物负载高价金属离子和酸而制备的复合材料用于氟的吸附脱除，具有简单、易性、方便、安全、便携、效果可靠、容易普及的诸多优点，可一次性使用如茶叶，也可多次解吸再生循环使用。技术背景氟，是人体必需的微量元素之一。但是过度摄入氟，则可能引起氟斑牙、氟骨症等病状。人类从环境中摄入氟的途径主要有饮用水、食物、饮茶、呼吸等。比如，某些煤炭燃烧后的烟气里面就可能含有氟，经呼吸系统进入人体内，就会造成氟害病症。这在贵州等地产出的煤炭中尤为突出，被称为燃煤性氟病。这在某些冶金厂，也可能会存在这种经由呼吸系统摄入体内的情况，比如一些自动化程度不高、安全防护措施不过关的铝电解车间。又如，某些地方出产的茶叶中富含氟，长年泡饮则也会引起氟害病症。这在我国西藏、青海地区较为突出，被称为饮茶性氟病。同样地，某些地方出产的食材、中药材中，含氟偏高，也会引起类似的病症。而最广泛影响和突出的地方性氟害病，则是当地以地下水或温泉水作为饮用水源引起的，这为当地百姓的生命健康安全带来了不小的困扰，被称为饮水性氟病。我国多个省市都存在饮水性氟害病，几乎没有例外。全国直接受到氟害影响的人数约有6000万人，是全世界受氟害人数最多的国家(其次是印度)，因此，对此问题开展研究解决工作甚为重要。现有的解决方案，主要是实施改水工程。即替换水源，这是我国目前最为普遍和流行的解决方法。具体通过重新打井，寻找含氟浓度合格的地下水。这种方法的优点是技术难度小，只要有一定资金支持即可开展找水，但是缺点也很明显：1)工程量大。在氟浓度普遍超标的地区，要找到含氟合格的地下水，本身就不是一件容易的事情，实际打井时很可能要打数口井才能确定出氟合格的水井位置，所以，实际操作过程中，比较劳神费力，确定合适的打井位置，本身就是一个极耗时间和财力的事情。2)水质可能不稳定。由于地下水层受气候、季节、连通扩散性的影响，水中氟的浓度很可能会波动较大，导致水中氟不时超标，则还是存在饮水安全隐患。3)巨量的淡水资源没有被充分利用。地下水是极宝贵的水资源，如果仅仅因含氟超标，就废弃不用或者作为低端使用，那么是非常可惜、浪费的。4)配套汲水、输水、蓄水装置系统的日常维护管理费用较高。因此很可能会由于后续资金的短缺，而造成改水工程闲置不用。有些地方，则采用地表水，如我国沧州地区就采用黄河水作为水源，经过净化处理后供作饮用水。采用地表水，由于暴露于环境中，其水源中的各种污染物组分更加复杂，因此水处理过程成本较高。因此，寻找更好的、更合理的解决方案，实在是应该一直努力的方向。采用脱氟的方法，将水源中的氟脱除达标，则是另一条解决该问题的技术思路。常见如明矾絮凝吸附沉降脱氟、氧化镁等无机材料吸附脱氟、活性氧化铝或骨炭吸附脱氟、稀土氧化物吸附脱氟、负载高价金属离子的各种基体复合材料吸附脱氟，等等，都被考虑用在地下水中氟的脱除，但是从安全性、除氟效果、操作简易性及综合成本等方面进行评估，会发现对于如此低浓度(1～6mg/L居多)的地下水中氟，采用吸附方法最为合适。其中，采用生物废弃物作为原料，进行改性处理后，用于地下水中氟的深度净化脱除，具有非常好的技术经济成本效益，因此是值得重点研发的一个方向。高价金属离子如钛、锆、铪、铁、铝、锡、稀土等，通过负载在一定基体材料上，从而赋予材料吸附氟的功能。在此，这些高价金属离子作为活性组分，与水中的氟发生反应，得以将其脱除。但是这类吸附材料，在脱氟处理的时候都常常会遇到一个普遍存在的问题，即它们发生有效吸附的pH值范围常常趋向于弱酸性，比如pH2～5之间较好，而在中性及以上的水中，则其吸附除氟的效果，会大打折扣，显著降低，甚至没有什么吸附效果。而实际的地下水包括温泉水，由于地质岩石组分的溶解，其钙质矿物居多，导致其pH值往往略呈碱性，多在8.2左右，因此直接用作吸附脱氟时，会导致脱氟效率差，不容易达到理想的效果。而通过添加酸性试剂来调节其pH值，势必又会增加操作程序及提升成本，因此，如何开发一种简易、安全的脱氟新材料和新方法，实在是很有挑战性但是也很有意义的事情。
技术实现思路
本专利技术公开了一种简易、安全、可靠地脱氟的功能材料制作方法以及使用方法，可以直接投放到地下水样中，稍事操作，即可令其充分地将水中的氟吸附，并经过滤而获得氟含量安全达标的饮水(小于1mg/L，生活饮水氟含量标准GB5749-2006)。一种利用大蒜秸秆废弃物制作除氟复配吸附材料的方法，具体的专利技术操作步骤如下：1)采集大蒜废弃物，包括叶、杆、茎、须、蒂等部位，以水洗涤干净后，晒干备用；2)采用粉碎、筛分，得到粒度小于0.5mm的颗粒物；3)将步骤2)所述颗粒物浸泡于水中，每间隔2小时，翻动一次，令其充分地溶解出其中的可溶性小分子组分，1天之后，换水继续浸泡，如此反复操作5轮之后，沥水至干后备用；4)将步骤3)沥干备用的颗粒物浸泡于食品级无机酸或小分子量有机酸中，每间隔2小时，翻动一次，令其充分地反应，1天之后，换水继续浸泡，如此反复操作5轮之后，将处理得到的颗粒材料分为两份，一份经过烘干后，备用，命名为A原料；另一份则不必烘干，将多量的水沥干即可继续下一步的处理。5)将步骤4)未烘干仅沥干后的颗粒材料浸泡于含有高价金属离子的水中，每间隔2小时，翻动一次，令其充分地反应，1天之后，换水继续浸泡，如此反复操作5轮之后，沥水至干后备用；将经历过此轮处理得到的颗粒材料经过烘干后，备用，命名为B原料；6)将以上获得的A原料和B原料，按照质量比1：1～10的比例进行均匀混合，然后筛分成平均粒度为2mm粗细的颗粒物，即可得到能够一次性除氟的复配吸附材料。进一步地，步骤3)所述颗粒物与水液/固质量比控制在1以上，为保证效果，可保持水温在50摄氏度以上。进一步地，步骤4)所述食品级无机酸为盐酸、硫酸、醋酸，小分子量有机酸为柠檬酸、苹果酸、酒石酸、抗坏血酸，液/固质量比控制在1以上，为保证效果，可保持水温在60摄氏度以上。进一步地，步骤5)所述沥干后的颗粒材料与含有高价金属离子的水的液/固质量比控制在1以上，溶液pH控制在5.5以下；为保证效果，可保持水温在35摄氏度以上。所述高价金属离子主要包括铁、铝、钛、锆、稀土、锡等。一种利用如上所述除氟复配吸附材料处理含氟水的方法，取含氟地下水，按照质量与单位体积比例至少为1g/L或1kg/m3进行施加复配吸附材料，并予以搅拌分散，如此反应30分钟以后，即可检测水质含氟浓度，获得脱氟达标的饮用水。负载了氟的吸附材料，可以按生活垃圾处理，进入垃圾回收系统；在农村边远地区，也可以丢弃在指定的位置，令其自然降解；为保证吸附的氟不再溶失到环境中造成危害，可以将其浸泡在石灰水中，令其形成氟化钙结晶物而得以固定稳定化；也可以采用氢氧化钠溶液进行浸泡，将其解吸出来的氟用石灰沉淀固定，而吸附材料返回去继续用作脱氟吸附材料。具体实施方式实施例1采集优质大蒜皮100kg，以水洗涤干净后，晒干备用；将其采用粉碎、筛分成粒度小于2mm的颗粒物；将其浸泡于50℃温水中(液/固质量比控制在10)，每间隔2小时，翻动一次，1天之后，换水继续浸泡，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用大蒜秸秆废弃物制作除氟复配吸附材料的方法，其特征在于具体的专利技术操作步骤如下：1)采集大蒜废弃物，包括叶、杆、茎、须、蒂部位，以水洗涤干净后，晒干备用；2)采用粉碎、筛分，得到粒度小于0.5mm的颗粒物；3)将步骤2)所述颗粒物浸泡于水中，每间隔2小时，翻动一次，令其充分地溶解出其中的可溶性小分子组分，1天之后，换水继续浸泡，如此反复操作5轮之后，沥水至干后备用；4)将步骤3)沥干备用的颗粒物浸泡于食品级无机酸或小分子量有机酸中，每间隔2小时，翻动一次，令其充分地反应，1天之后，换水继续浸泡，如此反复操作5轮之后，将处理得到的颗粒材料分为两份，一份经过烘干后，备用，命名为A原料；另一份则不必烘干，将多量的水沥干即可继续下一步的处理；5)将步骤4)未烘干仅沥干后的颗粒材料浸泡于含有高价金属离子的水中，每间隔2小时，翻动一次，令其充分地反应，1天之后，换水继续浸泡，如此反复操作5轮之后，沥水至干后备用；将经历过此轮处理得到的颗粒材料经过烘干后，备用，命名为B原料；6)将以上获得的A原料和B原料，按照质量比1：1～10的比例进行均匀混合，然后筛分成平均粒度为2mm粗细的颗粒物，即可得到能够一次性除氟的复配吸附材料。...

【技术特征摘要】
1.一种利用大蒜秸秆废弃物制作除氟复配吸附材料的方法，其特征在于具体的发明操作步骤如下：1)采集大蒜废弃物，包括叶、杆、茎、须、蒂部位，以水洗涤干净后，晒干备用；2)采用粉碎、筛分，得到粒度小于0.5mm的颗粒物；3)将步骤2)所述颗粒物浸泡于水中，每间隔2小时，翻动一次，令其充分地溶解出其中的可溶性小分子组分，1天之后，换水继续浸泡，如此反复操作5轮之后，沥水至干后备用；4)将步骤3)沥干备用的颗粒物浸泡于食品级无机酸或小分子量有机酸中，每间隔2小时，翻动一次，令其充分地反应，1天之后，换水继续浸泡，如此反复操作5轮之后，将处理得到的颗粒材料分为两份，一份经过烘干后，备用，命名为A原料；另一份则不必烘干，将多量的水沥干即可继续下一步的处理；5)将步骤4)未烘干仅沥干后的颗粒材料浸泡于含有高价金属离子的水中，每间隔2小时，翻动一次，令其充分地反应，1天之后，换水继续浸泡，如此反复操作5轮之后，沥水至干后备用；将经历过此轮处理得到的颗粒材料经过烘干后，备用，命名为B原料；6)将以上获得的A原料和B原料，按照质量比1：1～10的比例进行均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄凯，张扬忠，熊略，刘俊友，尹衍利，李亚强，黄瑛，彭隆洲，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11