专利名称：水体的降氟离子筛的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水体的降氟离子筛的制备方法，属于无机除氟材料领域。
背景技术：
目前含氟水除氟方法主要有吸附法、电凝聚法、反渗透法、离子交换法和混凝沉淀法等。其中离子交换法费用高，且对水质要求严格；电凝聚法装置复杂，耗电量大；而化学沉淀法和混凝沉降法处理的水的氟含量要达到1mg/L的指标又较难而且污泥量大；由于以反渗透为代表的膜技术的兴起，应用反渗透、电渗析技术对含氟水处理的实践日渐增多，但是由于反渗透及电渗透自身的特点，它并没有真正将水中的氟元素从水中移出，而只是将其浓缩到排放的那部分水中，这只是一种矛盾的转嫁，仅是片面的提供了合格的饮用水。而氟仍然存在于水体中，水的氟污染问题没有得到彻底的解决，仍然保持着对人造成伤害的可能。如果进一步考虑到电能的消耗和排出废水的浪费，其价值可能是负值。尤其在我国高氟水的地区，一般是缺水的地区和经济相对落后的地区，因此选用以除盐为特点的膜工艺来处理含氟饮用水是不合理也是不经济的。应用较多的吸附法除氟是活性氧化铝法，这种方法在水体氟离子含量为1mg/L时的饱和吸附容量较低，并且存在溶出的铝离子影响人体健康的可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水体的降氟离子筛的制备方法，以此方法制备的降氟离子筛具有对水体中的氟离子吸附速度快，吸附容量高的特点。
本发明通过下述技术方案得以实现，以氧化锆、氧化铈为主要降氟物质，尝试使用二次凝胶的方法，一次完成硅结构载体与降氟物质的结合，通过控制焙烧的升温过程及温度，使其在结构上实现离子筛化，成为一种具有较好机械强度，颗粒均匀的降氟离子筛，其制备方法特征包括以下过程(1)硅结构载体的形成在40～60转/分钟的搅拌条件下向0.05～0.20mol/L的硅酸钠水溶液中滴加10～25％的硫酸，在pH达到7～8时形成硅酸凝胶，于温度为25～30℃条件下陈化10～30小时，在这个过程中，硅酸通过分子间缩合形成多聚硅酸，多聚硅酸的球形胶粒，胶粒粒子间通过氢键连接成多孔性的水凝胶，在老化过程中粒子间进一步脱水缩合形成二氧化硅凝胶，多聚硅酸聚合并以Si-O-Si链为单位继续进行三度空间的键合，形成多孔而又连续的稳定的骨架结构；(2)降氟物质与载体的结合将物质的量为步骤(1)中硅酸钠物质的量的5～20％可溶性氧氯化锆或硫酸铈配制成为0.05～0.20mol/L的水溶液，在2-50转/分钟的搅拌条件下，以5～15ml/min的速度向步骤(1)所得凝胶中滴加，完成时得到的样品为白色浆状体系，其中均匀分散着粒径为5～15mm的凝胶颗粒。则在块状的硅胶表面硅凝胶与新的凝胶的三维结构交织在一起；(3)固化成型将步骤(2)所得凝胶经过滤脱除游离水后，用去离子水将滤饼中可溶性物质洗净，再将所得固体于90～150℃烘干，在将其置于焙烧炉中以1～5℃/min的升温速度将温度升240～400℃，并在最高温度下保温1～3h，即得降氟离子筛成品。
本发明的优点在于降氟离子筛成品是一种具有较好机械强度，颗粒均匀的物质，这种降氟离子筛具有对水体中的氟离子吸附速度快，吸附容量高的特点。该降氟离子筛用于处理氟离子含量为10mg/L的原水时，在保证出水氟离子含量低于1.0mg/L的前提下，平均吸附容量大于6gF/Kg。
具体实施例方式
实例1在60转/分钟的搅拌条件下向0.1mol/L的硅酸钠水溶液中滴加25％的硫酸，在pH达到7～8时形成硅凝胶，于温度为25～30℃条件下陈化12小时。待硅凝胶陈化完全，在40转/分钟的搅拌条件下以10ml/分钟的速度向凝胶体系中滴加0.01mol/L氧氯化锆水溶液。完成时得到的样品为白色浆状体系，其中均匀分散着粒径约为3-5mm的凝胶颗粒，陈化4小时后过滤，洗涤至洗水中氯离子含量小于10mg/L，将所的固体于110℃干燥。将干燥后的产品以2℃/min的升温速度加热到240℃，保温1小时，自然降温，即的成品。此成品用于处理氟离子含量为10mg/L的原水时，在保证出水氟离子含量低于1.0mg/L的前提下，平均吸附容量为6.8gF/Kg。
实例2在55转/分钟的搅拌条件下向0.075mol/L的硅酸钠水溶液中滴加15％的硫酸，在pH达到7～8时形成硅凝胶，于温度为25～30℃条件下陈化12小时。待硅凝胶陈化完全，在35转/分钟的搅拌条件下以5ml/分钟的速度向凝胶体系中滴加0.15mol/L硫酸铈水溶液。完成时得到的样品为白色浆状体系，其中均匀分散着粒径约为3-5mm的凝胶颗粒，陈化4小时后过滤，洗涤至洗水中氯离子含量小于10mg/L，将所的固体于110℃干燥。将干燥后的产品以1℃/min的升温速度加热到310℃，保温1.5小时，自然降温，即的成品。此成品用于处理氟离子含量为10mg/L的原水时，在保证出水氟离子含量低于1.0mg/L的前提下，平均吸附容量为6.5gF/Kg。
权利要求
1.一种水体的降氟离子筛的制备方法，其特征在于包括以下过程(1)硅结构载体的形成在40～60转/分钟的搅拌条件下向0.05～0.20mol/L的硅酸钠水溶液中滴加10～25％的硫酸，在pH达到7～8时形成硅酸凝胶，于温度为25～30℃条件下陈化10～30小时，在这个过程中，硅酸通过分子间缩合形成多聚硅酸，多聚硅酸的球形胶粒，胶粒粒子间通过氢键连接成多孔性的水凝胶，在老化过程中粒子间进一步脱水缩合形成二氧化硅凝胶，多聚硅酸聚合并以Si-O-Si链为单位继续进行三度空间的键合，形成多孔而又连续的稳定的骨架结构；(2)降氟物质与载体的结合；将物质的量为步骤(1)中硅酸钠物质的量的5～20％可溶性氧氯化锆或硫酸铈配制成为0.05～0.20mol/L的水溶液，在20～50转/分钟的搅拌条件下，以5～15ml/min的速度向步骤(1)所得凝胶中滴加，完成时得到的样品为白色浆状体系，其中均匀分散着粒径为5～15mm的凝胶颗粒，则在块状的硅胶表面硅凝胶与新的凝胶的三维结构交织在一起；(3)固化成型将步骤(2)所得凝胶经过滤脱除游离水后，用去离子水将滤饼中可溶性物质洗净，再将所得固体于90～150℃烘干，在将其置于焙烧炉中以1～5℃/min的升温速度将温度升240～400℃，并在最高温度下保温1～3h，即得降氟离子筛成品。
全文摘要
本发明公开了一种水体的降氟离子筛的制备方法，属于无机除氟材料领域。该方法包括以下过程搅拌条件下向硅酸钠水溶液中滴加硫酸，在pH达到7～8时形成硅酸凝胶，于温度25～30℃条件下陈化10～30小时，形成多孔而又连续的稳定的骨架结构；将可溶性氧氯化锆或硫酸铈的水溶液，搅拌条件下，滴加硅酸凝胶中，得到降氟物质与载体的结合凝胶；凝胶经过滤脱除游离水，洗涤滤饼，再经烘干、焙烧及保温，得降氟离子筛。本发明的优点在于，所制得降氟离子筛具有较好机械强度，颗粒均匀，具有对水体中的氟离子吸附速度快，吸附容量高的特点。该降氟离子筛用于处理氟离子含量为10mg/L的原水时，在保证出水氟离子含量低于1.0mg/L的前提下，平均吸附容量大于6gF/Kg。
文档编号C02F1/28GK1724362SQ20051001365
公开日2006年1月25日 申请日期2005年6月3日 优先权日2005年6月3日
发明者孙岩, 王榕树, 那平, 刘剑锋, 张海燕 申请人:天津大学