一种强吸附-絮凝复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种强吸附

【技术实现步骤摘要】
一种强吸附
‑
絮凝复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于环境功能材料和环境修复领域，涉及一种具有吸附和絮凝沉淀的复合材料，尤其涉及一种强吸附
‑
絮凝复合材料及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]氟(F)是非金属元素，位于元素周期表中的第二周期第
Ⅶ
A族。常温下，氟是一种淡黄色气体，有刺激性气味，当环境条件变化时可发生液化和固化，液态氟呈淡黄色，固态氟呈乳白色。氟的电子层结构中最外层有个电子，电负性极强，易获得1个电子以F
‑
离子形态存在，也可以与其他原子的未成对电子配合构成共价键，或者与其他元素化合形成络合阴离子。氟的化学性质非常活泼，它能与大多数元素发生化学反应，而且反应极为剧烈，甚至能与稀有气体中的氢和氛生成化合物。因此，自然界中一般不存在游离状态的氟，环境中的氟仅以负一价态存在。
[0003]氟是人体必须的微量元素之一，主要聚集在人体的骨骼和牙齿组织中。适量的氟可以预防儿童龋齿,而且对口腔细菌也有很好的抑制作用。但人体长期摄入过量的氟会导致氟中毒，主要临床表现为氟斑牙和氟骨症，重者可能出现肢体变形、驼背，甚至瘫痪、永久失去劳动能力、生活无法自理等严重症状。人体中的氟有来自饮水，来自食物，由于食物中的氟构成复杂不易被人体吸收，而饮水中的氟大部分能被吸收，故饮用高氟水是造成氟中毒的主要原因。
[0004]目前，地下水氟污染范围更广、浓度更高、暴露人口更多。长期饮用高氟水而导致的氟斑牙、氟骨症等蓄积性氟中毒是全球影响最广的地方病；对儿童的人群调查研究证实，氟过量摄入对儿童智商也有明显影响。
[0005]地下水中的氟来源主要分为两类，一类是天然污染即富氟矿物风化后，通过降水等淋滤作用将所含的氟化物溶解，并渗入土壤和地下水中，或由地表水径流迁移至远处，并进一步浓缩、富集在地下水中。含氟矿物解离溶解之后，释放到水中的氟化物也以较为复杂的形态存在。研究显示，地下水氟以20多种形态存在，在中性或弱碱性浅层地下水中，氟主要以F
－
、BF(OH)
3－
、HF(aq)、CaF
+
、MgF
+
、MnF
+
、AlF
2+
、AlF
2+
等形式存在，并以F
－
、MgF
+
、CaF
+
等为主；一般自由态F
－
占F
T
总氟的79％～96％，MgF
+
和CaF
+
分别占F
T
的3.1％～19.2％和0.3％～3.0％。另一类是人为污染，主要包括以下几点：其一是工业“三废”的污染，如玻璃、陶瓷工业以及燃煤企业，都会排放大量含氟的废气、废水和废渣。含氟废水与废渣直接通过淋溶作用下渗到地下水和土壤中含氟废气可通过降雨、降雪等方式进入土壤并下渗污染地下水。其二是农田径流；其三是城市污水系统排放。
[0006]目前处理氟的方法有吸附法、离子交换法、絮凝沉淀法和膜分离法。离子交换法和膜分离法成本高，不适用于原位修复氟污染地下水，因此本专利技术从吸附法和絮凝沉淀法原位修复地下水氟化物着眼，研发了一种适用于原位修复氟污染地下水的复合材料。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种强吸附
‑
絮凝复合材料及其制备方法与应用。所述强吸附
‑
絮凝复合材料可以应用于地下水中氟化物降解。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种强吸附
‑
絮凝复合材料的制备方法，所述强吸附
‑
絮凝复合材料的制备方法包括如下步骤：
[0010](1)混合絮凝剂、吸附材料以及水，搅拌后得到复合材料前驱体溶液；
[0011](2)将步骤(1)所述复合材料前驱体溶液进行脱水处理，得到所述强吸附
‑
絮凝复合材料。
[0012]本专利技术提供的强吸附
‑
絮凝复合材料的制备方法可以应用于地下水中氟化物降解；可以根据实际情况很好的调整不同物质配比降解地下水中的氟化物。
[0013]本专利技术提供的强吸附
‑
絮凝复合材料通过吸附
‑
絮凝沉淀
‑
卷扫作用降解去除地下水中的氟化物。
[0014]作为本专利技术的优选技术方案，步骤(1)所述絮凝剂和吸附材料的质量比为(0.1～10):1，例如可以是0.1:1、1:1、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0015]本专利技术所述絮凝剂和吸附材料的质量比为(0.1～10):1，其中絮凝剂过多会导致成本的浪费，过小则无法达到修复效果。
[0016]优选地，步骤(1)所述搅拌的时间为30～60min，例如可以是30min、35min、40min、45min、55min或60min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0017]优选地，步骤(1)所述搅拌的温度为20～30℃，例如可以是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃、26℃、27℃、28℃、29℃或30℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未被列举的数值同样适用。
[0018]优选地，步骤(1)所述絮凝剂包括铝盐、铁盐、聚硅酸氯化物或聚丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括铝盐和铁盐的组合，铁盐和聚硅酸氯化物的组合，铝盐、铁盐和聚硅酸氯化物的组合，聚硅酸氯化物和聚丙烯酰胺的组合，或铝盐、铁盐、聚硅酸氯化物和聚丙烯酰胺的组合。
[0019]本专利技术所述絮凝剂包括氧化钙、聚硫酸铁、聚硫酸铝、磷酸盐、聚合氯化铝或明矾中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括氧化钙、聚硫酸铁和聚硫酸铝的组合，聚硫酸铁、聚硫酸铝和磷酸盐的组合，聚硫酸铝、磷酸盐、聚合氯化铝和明矾的组合，或氧化钙、聚硫酸铁、聚硫酸铝、磷酸盐、聚合氯化铝和明矾。
[0020]优选地，步骤(1)所述吸附材料包括活性氧化铝、铁氧化物、复合金属氧化物、沸石分子筛、碳基材料、合成树脂、生物质类吸附剂、天然矿物、稀土金属氧化物、羟基磷灰石或高分子材料中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括活性氧化铝和铁氧化物的组合，铁氧化物、复合金属氧化物和稀土金属氧化物的组合，沸石分子筛、碳基材料、合成树脂和生物质类吸附剂的组合，或羟基磷灰石和高分子材料的组合。
[0021]优选地，所述生物质类吸附剂包括壳聚糖、活性炭纤维、粉煤灰、纤维素或绿藻中的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括壳聚糖和活性炭纤维的组合，活性炭纤维和粉煤灰的组合，活性炭纤维、纤维素和绿藻的组合，或壳聚糖、活性炭纤维、粉
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强吸附
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絮凝复合材料的制备方法，其特征在于，所述强吸附
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絮凝复合材料的制备方法包括如下步骤：(1)混合絮凝剂、吸附材料以及水，搅拌后得到复合材料前驱体溶液；(2)将步骤(1)所述复合材料前驱体溶液进行脱水处理，得到所述强吸附
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絮凝复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述絮凝剂和吸附材料的质量比为(0.1～10):1。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌的时间为30～60min；优选地，步骤(1)所述搅拌的温度为20～30℃。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述絮凝剂包括铝盐、铁盐、聚硅酸氯化物或聚丙烯酰胺中的任意一种或至少两种的组合。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述吸附材料包括活性氧化铝、铁氧化物、复合金属氧化物、沸石分子筛、碳基材料、合成树脂、生物质类吸附剂、天然矿物、稀土金属氧化物、羟基磷灰石或高分子材料中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述生物质类吸附剂包括壳聚糖、活性炭纤维、粉煤灰、纤维素或绿藻中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述高分子材料包括聚偏氟乙烯、聚醚砜、醋酸纤维、阳离子醚化剂或...

【专利技术属性】
技术研发人员：琚丽婷，王志新，孟令欢，杨静，
申请(专利权)人：北京润鸣环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：