一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂、制备方法及其应用，具体包括以下步骤：步骤一，混合搅拌：将高铝水泥进行研磨处理，再加入保水剂，搅拌均匀；步骤二，水化：将混匀后的物料加水水化，拌合均匀得到胚体；步骤三，养护：将胚体在常温常压下用塑料薄膜覆盖并喷洒水雾养护10天；步骤四，破碎筛分：将养护过后的胚体经破碎、筛分后得粒径为0.5～3mm的颗粒；步骤五，冲洗：将颗粒在自来水下连续冲洗90天，调节pH为中性，电导率在100μS/m；步骤六，高温改性，将颗粒依次进行升温、焙烧和去火，得到除氟吸附剂。本发明专利技术制备的除氟吸附剂具有表面粗糙、孔隙率高、微孔结构分布丰富、比表面积大、强度高等优点，并且本发明专利技术生产过程简单，成本较低。

A High Temperature Modified Adsorbent for Fluoride Removal from High Aluminum Cement, Its Preparation Method and Application

The invention discloses a high-temperature modified high-alumina cement defluorination adsorbent, a preparation method and its application, which comprises the following steps: step 1, mixing and stirring: grinding high-alumina cement, adding water retaining agent, stirring evenly; step 2, hydration: hydrating the blended material, mixing evenly to obtain embryo body; step 3, maintaining: embryo body at room temperature and atmospheric pressure; Under the plastic film covering and spraying water mist curing for 10 days; Step 4, crushing and screening: the embryo body after curing was crushed and screened to obtain particles with a diameter of 0.5-3 mm; Step 5, flushing: the particles were continuously flushed under the water for 90 days, adjusted the pH to be neutral, and the conductivity was 100 US/m; Step 6, high temperature modification, the particles were heated, roasted and de-fired in turn, to obtain the particles. Fluoride removal adsorbent. The fluoride removal adsorbent prepared by the invention has the advantages of rough surface, high porosity, abundant microporous structure distribution, large specific surface area and high strength, and the production process of the invention is simple and the cost is low.

【技术实现步骤摘要】
一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂、制备方法及其应用
本专利技术属于环境保护水处理
，具体涉及一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂、制备方法及其应用。
技术介绍
氟是人体所必需的微量元素，少量摄入氟对维持骨骼和龋齿的产生是有利的，但摄入氟含量过高会引起氟中毒，主要症状为氟斑牙和氟骨病，甚至会导致神经系统病变，以致死亡。据统计我国有6000多万的人正面临饮用水中氟含量超标的威胁。对此，我国规定饮用水中的氟化物质量浓度不能超过1.0mg/L，工业废水排放标准中要求氟化物浓度在10mg/L以下。高氟区生活饮用水及含氟工业废水的处理问题一直受到许多研究者的关注。目前，常用的除氟方法有混凝沉淀法、吸附法、膜分离法、电凝聚法、离子交换法等，其中吸附法因其工艺简单、运行可靠和二次污染小等优点而被广泛应用，吸附法除氟的关键在于吸附材料的开发，传统的吸附剂有活性氧化铝、骨炭、沸石和其他黏土矿物等，但这些吸附材料存在吸附容量小、成本偏高、初期吸附速度慢等缺点，因此研究开发高效、廉价、稳定的吸附剂具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂、制备方法及其应用，克服现有除氟吸附剂吸附容量小、成本偏高、初期吸附速度慢的缺陷。为达到上述目的，本专利技术采取如下的技术方案：一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂的制备方法，该方法的原料包括高铝水泥、保水剂和水。本专利技术还具有如下技术特征：可选地，所述保水剂为淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物；所述高铝水泥、水和淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物的质量比为1：0.45：0.005～0.006。可选地，所述高铝水泥、水和淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物的质量比为1：0.45：0.005。可选地，该方法具体包括以下步骤：步骤一，混合搅拌：将高铝水泥进行研磨处理并过200目筛，再加入保水剂，搅拌均匀；步骤二，水化：将步骤一混匀后的物料加水水化，拌合均匀得到胚体；步骤三，养护：将步骤二的胚体在常温常压下用塑料薄膜覆盖并喷洒水雾养护10天；步骤四，破碎筛分：将步骤三养护过后的胚体经破碎、筛分后得粒径为0.5～3mm的颗粒；步骤五，冲洗：将步骤四的颗粒在自来水下连续冲洗90天，调节pH为中性，电导率在100μS/m；步骤六，高温改性，将步骤五得到的颗粒依次进行升温、焙烧和去火，最终得到除氟吸附剂。可选地，所述步骤六中，高温改性具体包括以下步骤：(A)升温：将步骤五得到的颗粒由室温升温至200～250℃，升温速率为10～12℃/min，保温20～30min；(B)焙烧：将步骤(A)得到的颗粒由200～250℃升温至400～800℃，升温速率为10～12℃/min，在该温度下焙烧2～2.5h；(C)去火：将步骤(B)得到的颗粒随炉冷却至室温得到除氟吸附剂。可选地，所述步骤六中，(B)焙烧：将步骤(A)得到的颗粒由200～250℃升温至600℃，升温速率为10～12℃/min，在该温度下焙烧2～2.5h。本专利技术还提供一种由所述的制备方法获得的高温改性高铝水泥除氟吸附剂。所述的高温改性高铝水泥除氟吸附剂作为除氟吸附剂的应用。本专利技术与现有技术相比，有益的技术效果是：(Ⅰ)本专利技术制备的除氟吸附剂具有表面粗糙、孔隙率高、微孔结构分布丰富、比表面积大、强度高等优点，并且本专利技术生产过程简单，有利于大规模生产，原料种类少，成本较低。(Ⅱ)本专利技术制备的除氟吸附剂的原料高铝水泥是以铝酸钙为主，氧化铝含量约为50％的孰料，而且高铝水泥在我国有很大产量，便宜易得。本专利技术制备的除氟吸附剂价格较其他金属氧化物吸附剂成本较低(铝酸盐水泥一吨1000元左右，高温焙烧的成本在500元/吨，那么制备成本在每吨1500元左右，而活性氧化铝一吨为6000元左右)。并且本专利技术生产过程简单，有利于大规模生产，原料种类少，只有高铝水泥和保水剂，无需加入其他有害物质，在处理高氟水时不会引起二次污染。(Ⅲ)本专利技术制备的除氟吸附剂性质优良，具有表面粗糙、孔隙率高、微孔结构分布丰富、比表面积大、强度高等优点，实验表明Langmuir等温线吸附模型能较好地模拟吸附热力学过程，得到理论最大吸附容量为223.72mg/g，比目前已经报道的大多数吸附剂的吸附容量都要高(传统吸附剂的最大吸附容量在10～150mg/g左右)。并且初期吸附速度快，在开始吸附的5h内吸附容量达到9.43mg/g，其他吸附剂达到这一数值需要20～50h。(Ⅳ)本专利技术制备的除氟吸附剂物理化学性质稳定，适用pH宽泛，在pH为5～10之间对氟都具有较高的吸附容量，在工程应用中，无需对进水的pH进行调节，进一步节约了水处理成本。附图说明图1是实施例2吸附前后除氟吸附剂的SEM图。图2是实施例2的吸附热力学图。图3是不同pH水样中的吸附效果和吸附后的zeta电位。图4是实施例1～3的XRD图和TGA图。具体实施方式目前在金属氧化物吸附水中氟这一领域，活性氧化铝应用最多，且是一种多孔的吸附材料，也有用铝酸盐来对活性氧化铝改性，来提高其铝元素的量，而高铝水泥就是富含氧化铝的材料。对高铝水泥进行高温改性来增加其孔隙率和吸附位点来进一步提高其吸附容量。对于吸附剂而言，水化主要是为了提高吸附剂的强度；养护是在水化的基础上，参考公路水泥混凝土路面等等，进行一定的养护，是为了更好的展现吸附剂的强度性能。本专利技术所述养护为建筑领域所指的常规养护，例如用塑料薄膜覆盖并喷洒水雾养护10～15天。本专利技术养护过后的胚体经破碎、筛分后得粒径为0.5～3mm的颗粒，实际上包括粒径为0.5～1mm的小粒径和2～3mm的大粒径颗粒。粒径在1～2mm对氟化物的吸附容量最大，粒径0.5～1mm的小粒径的初期吸附速度最快。一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂、制备方法及其应用。该方法的原料包括高铝水泥(CA50-700)、保水剂和水。其中，该高铝水泥主要成分为Al2O3：50.6％、CaO：33.2％、Fe2O3：2.0％、SiO2：7.8％；保水剂为淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物，保水剂包括淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物(淀粉接枝型)，其分子式为：成分为:淀粉18％～27％、丙烯酸盐62％～71％、水10％和交联剂0.5％～1.0％；高铝水泥、水和淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物的质量比为1:0.45：0.005～0.006。该方法具体包括以下步骤：步骤一，混合搅拌：将高铝水泥进行研磨处理并过200目筛，再加入保水剂，搅拌均匀；步骤二，水化：将步骤一混匀后的物料加水水化，拌合均匀得到胚体；步骤三，养护：将步骤二的胚体在常温常压下用塑料薄膜覆盖并喷洒水雾养护10天；步骤四，破碎筛分：将步骤三养护过后的胚体经破碎、筛分后得粒径为0.5～3mm的颗粒；步骤五，冲洗：将步骤四的颗粒在自来水下连续冲洗90天，调节pH为中性，电导率在100μS/m；步骤六，高温改性，将步骤五得到的颗粒依次进行升温、焙烧和去火，最终得到除氟吸附剂。步骤六中，高温改性具体包括以下步骤：(A)升温：将步骤五得到的颗粒由室温升温至200～250℃，升温速率为10～12℃/min，保温20～30min；(B)焙烧：将步骤(A)得到的颗粒由200～250℃升温至400～800℃，升温速率为10～12℃/min，在该温度下焙烧2～2.5h；(C)去火：将步骤(B)得到的颗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法的原料包括高铝水泥、保水剂和水。

【技术特征摘要】
1.一种高温改性高铝水泥除氟吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法的原料包括高铝水泥、保水剂和水。2.如权利要求1所述的高温改性高铝水泥除氟吸附剂的制备方法，其特征在于，所述保水剂为淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物；所述高铝水泥、水和淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物的质量比为1：0.45：0.005～0.006。3.如权利要求2所述的高温改性高铝水泥除氟吸附剂的制备方法，其特征在于，所述高铝水泥、水和淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物的质量比为1：0.45：0.005。4.如权利要求2所述的高温改性高铝水泥除氟吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：步骤一，混合搅拌：将高铝水泥进行研磨处理并过200目筛，再加入保水剂，搅拌均匀；步骤二，水化：将步骤一混匀后的物料加水水化，拌合均匀得到胚体；步骤三，养护：将步骤二的胚体在常温常压下用塑料薄膜覆盖并喷洒水雾养护10天；步骤四，破碎筛分：将步骤三养护过后的胚体经破碎、筛分后得粒径为0.5～3mm的颗粒；步骤五，冲洗：将步骤四的颗粒在自来水下连续冲洗90天，调...

【专利技术属性】
技术研发人员：任勇翔，钱壮，赵春玲，窦桐桐，池延斌，杨双平，杨垒，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61