一种缓释凝胶铝改性木屑除氟剂及其制备方法技术

本申请公开了一种缓释凝胶铝改性木屑除氟剂及其制备方法，将氯化铝溶液、尿素溶液及木屑按比例进行充分混合；转入水热反应釜中，在100

【技术实现步骤摘要】
一种缓释凝胶铝改性木屑除氟剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于水体和废水中氟化物的去除
，具体涉及一种缓释凝胶铝改性木屑除氟剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]在当今除氟
中，常用的有吸附法、混凝法、离子交换法和膜法。其中吸附法被认为是一种低成本、简单有效的除氟方法。然而，许多关于降氟的倡议都导致了挫折和失败。由于移除效率有限、成本高、操作复杂、维护费力，大量工程在实践中操作不良。
[0003]研究发现稀土元素Ce、La、Y等也有优异的除氟性能，但由于吸附剂制备的高成本和复杂的再生过程也阻碍了这些吸附剂在实际中的大规模应用。无机金属氧化物、有机吸附剂和其他低成本材料已被提议用于氟化物去除。在这些吸附剂中，氧化铝是应用最广泛的吸附剂，但其进一步应用受到中性pH下吸附容量低、吸附动力学差和再生困难等限制。
[0004]氟的去除强烈依赖于pH值，因此在实践中经常采用pH值调整。虽然原位制备和再生方法可以尽可能保持表面吸附活性，并克服了常规再生方法所涉及的一些缺点，但其应用pH范围窄，除氟效率不高，有待进一步优化。
[0005]铝氧化物具有良好的吸附性能，是公认的除氟剂。常见的活性氧化铝吸附容量10
‑
20 mg/g，pH适用范围窄，一般在4
‑
6之间，吸附容量不高且局限在偏酸条件下适用。
[0006]木屑具有天然孔道结构和较大比表面积，且来源广泛，成本低廉，在木材加工行业有较好的应用，但在水处理行业缺乏应用报道。
[0007]中国专利CN201910070431.8公开了一种废水高效除氟剂及其制备方法。采用多种稀土金属盐联合无机金属盐共同制备而成。稀土金属盐在一定条件下形成羟基化，在多种金属盐的共同作用下分散，形成亲氟络合体，在絮凝剂作用下形成絮状团，直接沉淀下来，从而达到除氟效果，兼顾了化学沉淀、絮凝沉淀、吸附除氟技术的优势，无需额外投加钙盐，也无需额外投加絮凝剂及吸附剂。只需一套一体化废水处理设备即可满足除氟、除ss及其他有害物质的功效。无论是前期建设成本及占地面积，还是后期运营都得到极大的节约，但是考虑到移除效率有限、成本高、操作复杂、维护费力、应用pH范围窄，除氟效率不高、吸附容量不高、吸附动力学差和再生困难，现有技术显得略有不足。中国专利CN201910368930.5公开了一种生物炭柑橘育苗基质，其由下列质量份的原料混合制成：黄土30
‑
35份、锯木屑30
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35份、河沙10
‑
15份、生物炭10
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15份、磷酸二氢钾3
‑
5份、尿素3
‑
5份；其中，所述生物炭的主要原料为自来水厂沉淀池的污泥及植物枝条粉碎后的木屑等；但是考虑到没有除氟效果等方面，现有技术显得略有不足。
[0008]
技术实现思路

[0009]解决的技术问题：针对现有技术的不足，本申请解决了目前存在的移除效率有限、成本高、操作复
杂、应用pH范围窄，除氟效率不高、吸附容量不高、吸附动力学差难题；提供了一种缓释凝胶铝改性木屑除氟剂及其制备方法。铝盐在水热条件下通过尿素缓释碱的强制水解可以得到一种有别于其他常规氧化铝的新型凝胶铝，这是一种高效的除氟剂，具有丰富的除氟活性位点。且适用范围略有拓宽，但是由于消耗化工原料较多，成本可能略高。
[0010]技术方案：为实现上述目的，本申请通过以下技术方案予以实现：一种缓释凝胶铝改性木屑除氟剂及其制备方法，所述制备方法具体步骤为：第一步：将氯化铝溶液、尿素溶液及木屑按比例进行充分混合；第二步，转入水热反应釜中，在100
‑
120℃下反应≥9h；第三步，将第二步水热反应后的产品液进行离心分离，将离心分离得到的沉淀洗涤后烘干研磨，得到缓释凝胶铝改性木屑除氟剂。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第一步中所述氯化铝溶液、尿素溶液的摩尔比为1:2
‑
4，体积比为1:1.1
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1.5，氯化铝溶液和木屑的质量比为1：5
‑
10。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第一步中木屑与氯化铝溶液、尿素溶液混合之前，先按先按质量份数配比称取木屑100份，氧化石墨烯1
‑
5份，六水合氯化镁3
‑
7份，十水硝酸钙2
‑
6份，硅酸钠3
‑
5份，二乙烯三胺2
‑
4份，并超声分散2h，再以3000rpm的速度离心，真空烘干后研磨，过200
‑
400目筛处理木屑。
[0013]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第二步中所述水热反应釜容量为50mL。
[0014]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第二步中所述反应时间为9
‑
11小时。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第三步中所述的洗涤具体为：用超纯水洗涤至上清液透明。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第三步中烘干的温度为90~100℃，烘干时间为6
‑
8h。
[0017]本申请还公开了上述制备方法制得的缓释凝胶铝改性木屑除氟剂。
[0018]有益效果：本申请提供了一种缓释凝胶铝改性木屑除氟剂及其制备方法，与现有技术相比，具备以下有益效果：1、利用木屑天然的吸附潜势，进一步负载活性凝胶铝高效除氟组分制备得到一种新型的凝胶铝改性木屑除氟剂，可以发挥两者协同作用，既降低成本，又能保证除氟效率，产品安全无毒，在饮用水卫生和安全保障方面有很好的应用前景。
[0019]2、制备的缓释凝胶铝改性木屑除氟剂吸附性能好、吸附容量大、能在更大的酸碱范围内保持较好的除氟性能。
[0020]3、将制备铝氧化物时通常使用的强碱NaOH替换为弱碱尿素（CO(NH2)2），通过水热的方式使氢氧根（OH
‑
）缓慢释放，达到缓慢加碱的效果。
[0021]4、将制备出的凝胶样吸附剂，烘干研磨后用于除氟。
[0022]5、该产品通过控制高温水热反应条件，可以更简便的得到胶体状Al30。
[0023]6、除氟剂对氟进行吸附时除氟率能达到90%以上，吸附容量在60
‑
120 mg/g。
[0024]7、可以拓宽铝氧化物除氟的pH范围，为5
‑
8。
[0025]8、吸附容量大为提升；适用范围拓宽；用料少,引入低成本木屑，综合性价比高。
[0026]具体实施方式
[0027]下面结合实例对本专利技术的具体实施方式及工作过程作进一步说明。
[0028]实施例1：一种缓释凝胶铝改性木屑除氟剂及其制备方法，步骤为：第一步：先按先按质量份数配比称取木屑100份，氧化石墨烯1
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5份，六水合氯化镁3
‑
7份，十水硝酸钙2
‑
6份，硅酸钠3
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种缓释凝胶铝改性木屑除氟剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法具体步骤为：第一步：将氯化铝溶液、尿素溶液及木屑按比例进行充分混合；第二步，转入水热反应釜中，在100
‑
120℃下反应≥9h；第三步，将第二步水热反应后的产品液进行离心分离，将离心分离得到的沉淀洗涤后烘干研磨，得到缓释凝胶铝改性木屑除氟剂。2.根据权利要求1所述缓释凝胶铝改性木屑除氟剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中所述氯化铝溶液、尿素溶液的摩尔比为1:2
‑
4，体积比为1:1.1
‑
1.5，氯化铝溶液和木屑的质量比为1：5
‑
10。3.根据权利要求2所述缓释凝胶铝改性木屑除氟剂的制备方法，其特征在于：所述第一步中木屑与氯化铝溶液、尿素溶液混合之前，先按先按质量份数配比称取木屑100份，氧化石墨烯1
‑
5份，六水合氯化镁3
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7份，十水硝酸钙2<...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶长青，宋明珊，李舒舒，周清稳，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：