【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水体净化的，具体而言，涉及水体净化复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、根据《地表水环境质量标准》(gb8979-1996)中的一类标准，氟离子的排放限值为1mg/l，而现有的技术中应用最多的是石灰沉淀法，通过投加ca(oh)2、cao、cacl2等与氟离子生成难溶于水的caf2(氟化钙)进而将氟离子去除。但是，石灰沉淀法产生的沉淀物沉降性较差，且生成的氟化钙会附着在石灰上，降低除氟效率，因此石灰沉淀法极难将氟离子降低到5mg/l以下，且还会造成水体ph和钙离子浓度的升高。
2、除了石灰沉淀法，电渗析、吸附法、离子交换法、反渗透法、混凝沉淀法等方法也可以进行除氟处理。
3、电渗析法通过外加直流电，使用离子交换膜实现阴阳离子的定向迁移，实现氟离子的高效无污染去除。但是使用的过程中会存在电极钝化，水中的钙镁离子会沉积在膜组件上，影响设备运行。因此，电渗析法适用于处理水量较少的工况，且运行费用高。
4、吸附法利用吸附剂对氟离子进行吸附以实现氟离子的去除，吸附完成后需要用解析液对吸附剂进行解析。吸附法存在连续运行时间短、再生时间长、易损耗、易板结的缺点，且对存在磷酸盐敏感，成本高的问题。
5、离子交换法利用离子交换树脂中的某些阴离子与氟离子交换来达到去除氟离子的目的，除氟树脂在离子交换后需要用氢氧化钠解析树脂吸附的氟离子，实现除氟树脂的重复利用。使用离子交换树脂可以稳定的实现水体除氟，但离子交换树脂也存在本身成本较高，再生过程也要产生大量的酸碱水，对操作人员要求也很高等
6、反渗透法可以去除水中绝大多数有机离子和无机离子，反渗透膜在压差的驱动下，使氟离子被拦截在膜的一侧，从而达到除氟的目的。反渗透法也存在投资高，对进水要求高，反渗透膜易堵塞等缺点。
7、与上述方法相比，混凝沉淀法在除氟应用中就有很大的优势，具有操作简单，处理水量大，经济有效等优点。混凝沉淀法利用铝盐如聚合氯化铝(pac)、铁盐如聚合硫酸铁(pfs)作为混凝剂在水中生成的阳离子吸附氟离子，并通过压缩双电层、吸附架桥、网捕卷扫作用使氟离子与混凝剂共同沉淀，最后通过固液分离去除氟离子。但是，传统的混凝沉淀法单纯使用铝盐铁盐，使用量大，成本高，出水会带有一定的色度，且对水体的ph影响较大。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供水体净化复合材料及其制备方法和应用，以解决现有技术中传统的混凝沉淀法单纯使用铝盐铁盐的使用量大而导致的成本高、出水带有色度、对水体ph影响较大的技术问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的第一个方面，提供了水体净化复合材料，技术方案如下：
3、水体净化复合材料，用于去除水体中包括氟离子的杂质，水体净化复合材料由原料粉研磨混合后得到，所述原料粉包括无机高分子混凝剂、活性氧化铝、活性氧化镁、羟基磷灰石、氧化钙和氟化钙，其中，所述无机高分子混凝剂由聚合氯化铝、聚合硫酸铝和聚合硅酸铝铁构成。
4、作为上述的水体净化复合材料的进一步改进：所述原料粉由按重量份数计为50～80份无机高分子混凝剂、20～25份活性氧化铝、3～7份活性氧化镁、5～10份羟基磷灰石、4～9份氧化钙和0.5～1.5份氟化钙构成，其中，所述无机高分子混凝剂由按重量份数计为20～30份聚合氯化铝、20～30份聚合硫酸铝和余量的聚合硅酸铝铁构成。
5、作为上述的水体净化复合材料的进一步改进：所述原料粉由按重量份数计为30份聚合氯化铝、20份聚合硫酸铝、10份聚合硅酸铝铁、20份活性氧化铝、5份活性氧化镁、10份羟基磷灰石、4份氧化钙和1份氟化钙构成。
6、为了实现上述目的，根据本专利技术的第二个方面，提供了水体净化复合材料的制备方法，技术方案如下：
7、水体净化复合材料的制备方法，包括步骤：
8、第一阶段：将聚合氯化铝、聚合硫酸铝、聚合硅酸铝铁加入到球磨机中进行球磨混合；
9、第二阶段：继续将活性氧化铝和活性氧化镁加入到球磨机中进行球磨混合；
10、第三阶段：继续将羟基磷灰石、氧化钙、氟化钙加入到球磨机中进行球磨混合；
11、第四阶段：球磨完成后采用筛网过筛，即得到水体净化复合材料。
12、作为上述的水体净化复合材料的制备方法的进一步改进：研磨球直径为5～15mm，研磨球质量为原料粉质量的3～6倍；球磨温度为40～60℃；第一阶段球磨时长为1～3小时，第二阶段球磨时长为1～3小时，第三阶段球磨时长为0.5～1小时；采用筛网过筛得到粒度为53～425um的水体净化复合材料。
13、为了实现上述目的，根据本专利技术的第三个方面，提供了水体净化组合物，技术方案如下：
14、水体净化组合物，包括：
15、第一组分，所述第一组分包括上述第一方面所述的水体净化复合材料，或包括采用上述第二方面所述的制备方法制备得到的水体净化复合材料；
16、第二组分，所述第二组分包括季铵盐型强阳离子聚电解质；
17、第三组分，所述第三组分包括有机高分子混凝剂；
18、使用时，所述第一组分、第二组分和第三组分依次加入到待净化水体中。
19、作为上述的水体净化组合物的进一步改进：所述季铵盐型强阳离子聚电解质为聚二烯丙基二甲基氯化铵。
20、作为上述的水体净化组合物的进一步改进：所述有机高分子混凝剂为聚丙烯酰胺。
21、为了实现上述目的，根据本专利技术的第四个方面，提供了水体净化组合物，技术方案如下：
22、水体净化方法，采用上述第三方面所述的水体净化组合物，包括步骤：
23、向待净化水体中加入第一组分，然后调节ph为6～8；
24、继续加入第二组分，然后反应6～12分钟；
25、继续加入第三组分，然后反应1～2分钟；
26、固液分离，得到净化处理后的清液。
27、作为上述的水体净化方法的进一步改进：水体净化复合材料的加入量为待净化水体中氟离子重量的80～120倍；每1l待净化水体中加入0.1～1mg季铵盐型强阳离子聚电解质；每1l待净化水体中加入1～10mg有机高分子混凝剂；采用氢氧化钠溶液调节ph。
28、本专利技术具有以下优点：
29、第一，本专利技术的水体净化复合材料利用多种机理协同除氟，首先，利用聚合氯化铝、聚合硫酸铝在水中生成的阳离子吸附氟离子，并通过压缩双电层、吸附架桥、网捕卷扫作用使氟离子与混凝剂共同沉淀，其次，利用聚合硅酸铝铁中四面体结构硅在聚合过程中分子间相互交联形成的链状、环状、网状等空间结构所产生的良好的吸附架桥性能，以及与铝和铁的协同增效原理，提升除氟能力，然后，利用活性氧化铝和活性氧化镁的吸附和离子交换作用除氟，再结合羟基磷灰石会、氧化钙与氟发生双分解反应与离子交换生成氟化钙沉淀除氟，并通过氟化钙提供晶核以提升氟化钙沉淀的转化率。
30、第二，本专利技术的水体净化复合材本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.水体净化复合材料，用于去除水体中包括氟离子的杂质，其特征在于：水体净化复合材料由原料粉研磨混合后得到，所述原料粉包括无机高分子混凝剂、活性氧化铝、活性氧化镁、羟基磷灰石、氧化钙和氟化钙，其中，所述无机高分子混凝剂由聚合氯化铝、聚合硫酸铝和聚合硅酸铝铁构成。
2.如权利要求1所述的水体净化复合材料，其特征在于：所述原料粉由按重量份数计为50～80份无机高分子混凝剂、20～25份活性氧化铝、3～7份活性氧化镁、5～10份羟基磷灰石、4～9份氧化钙和0.5～1.5份氟化钙构成，其中，所述无机高分子混凝剂由按重量份数计为20～30份聚合氯化铝、20～30份聚合硫酸铝和余量的聚合硅酸铝铁构成。
3.如权利要求2所述的水体净化复合材料，其特征在于：所述原料粉由按重量份数计为30份聚合氯化铝、20份聚合硫酸铝、10份聚合硅酸铝铁、20份活性氧化铝、5份活性氧化镁、10份羟基磷灰石、4份氧化钙和1份氟化钙构成。
4.权利要求1-3之一所述的水体净化复合材料的制备方法，其特征在于：包括步骤：
5.如权利要求4所述的水体净化复合材料的制备方法，其特
6.水体净化组合物，其特征在于：包括：
7.如权利要求6所述的水体净化组合物，其特征在于：所述季铵盐型强阳离子聚电解质为聚二烯丙基二甲基氯化铵。
8.如权利要求6所述的水体净化组合物，其特征在于：所述有机高分子混凝剂为聚丙烯酰胺。
9.采用权利要求6-8之一所述的水体净化组合物的水体净化方法，其特征在于：包括步骤：
10.如权利要求9所述的水体净化方法，其特征在于：水体净化复合材料的加入量为待净化水体中氟离子重量的80～120倍；每1L待净化水体中加入0.1～1mg季铵盐型强阳离子聚电解质；每1L待净化水体中加入1～10mg有机高分子混凝剂；采用氢氧化钠溶液调节pH。
...【技术特征摘要】
1.水体净化复合材料，用于去除水体中包括氟离子的杂质，其特征在于：水体净化复合材料由原料粉研磨混合后得到，所述原料粉包括无机高分子混凝剂、活性氧化铝、活性氧化镁、羟基磷灰石、氧化钙和氟化钙，其中，所述无机高分子混凝剂由聚合氯化铝、聚合硫酸铝和聚合硅酸铝铁构成。
2.如权利要求1所述的水体净化复合材料，其特征在于：所述原料粉由按重量份数计为50～80份无机高分子混凝剂、20～25份活性氧化铝、3～7份活性氧化镁、5～10份羟基磷灰石、4～9份氧化钙和0.5～1.5份氟化钙构成，其中，所述无机高分子混凝剂由按重量份数计为20～30份聚合氯化铝、20～30份聚合硫酸铝和余量的聚合硅酸铝铁构成。
3.如权利要求2所述的水体净化复合材料，其特征在于：所述原料粉由按重量份数计为30份聚合氯化铝、20份聚合硫酸铝、10份聚合硅酸铝铁、20份活性氧化铝、5份活性氧化镁、10份羟基磷灰石、4份氧化钙和1份氟化钙构成。
4.权利要求1-3之一所述的水体净化复合材料的制备方法，其特征在于：包括步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：梁红波，贺光辉，陈浩，
申请(专利权)人：成都美富特环保产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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