[发明专利]一种高效复合型电促除氟吸附剂的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及吸附剂的制备领域，具体地，本发明涉及一种具有导电性的高效复合型电促除氟吸附剂的制备方法。

背景技术

氟是人体必需的微量元素之一，饮用水适宜的氟的浓度为0.5～1.0mg/L，适量氟的摄入能使骨骼、牙齿坚实，减少龋齿发病率，还对神经系统的兴奋性传导、钙磷代谢、甲状旁腺功能、细胞酶系统以及生殖过程有着重要的作用。当饮用水缺氟时，易患龋齿病；但若长期饮用氟质量浓度高于1.0mg/L的水，会引起氟斑牙、氟骨病以及其它一些氟中毒症状，而且有资料表明，长期摄入过量的氟化物还会致癌、致畸。

氟水在我国分布十分广泛，饮用高氟水导致的健康日益引起人们的关注。世界卫生组织(WHO)将饮用水氟的限值规定为0.6～1.5mg/L，我国于2007年7月1日正式实施的饮用水卫生标准(GB5479-2006)，规定生活饮用水氟的限值为1.0mg/L。含氟水的处理方法主要有化学沉淀法、吸附过滤法、离子交换法、电渗析法、反渗透法、电凝聚法、电吸附法等。其中，电吸附法因其能耗小、操作成本低、无二次污染、再生简便日益受到重视和开发，而电吸附材料的研究与开发是电吸附技术的关键技术之一。但是，目前电吸附除氟材料的研发和实际应用存在如下问题：

(1)多数吸附材料本体呈粉末状，缺乏合适的成型方法，且其中很多成型方法成本较高，不利于推广应用；

(2)现有的成型方法制备的吸附剂破碎强度差，易溶胀，不利于吸附塔/罐/柱的填充、处理、再生；

(3)一些成型过程使成型后的吸附剂含有有害物质，使用时会有有机物、金属等的溶出，影响水质安全。

(4)成型过程造成吸附剂比表面积下降，吸附容量损失较大。

因此，开发出合适的粉末状吸附材料成型方法，使成型之后的吸附剂具有较强的抗压强度、不易溶胀，使用过程中无有害物质溶出，吸附容量损失小，是吸附材料制备的关键一步，对于吸附材料的推广应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的发明人为了解决上述问题提出并完成了本发明。

本发明的目的是提供一种高效的复合型电促除氟吸附剂的成型方法。

根据本发明的高效复合型电促除氟吸附剂的成型方法，包括以下步骤：

1)常温搅拌下将聚乙烯醇加入水中，溶胀，然后升温使聚乙烯醇完全溶解；

2)将步骤1)中聚乙烯醇水溶液冷却，搅拌下加入羧酸溶液，在40～100℃水浴中酯化交联，得到酯化产物溶液，冷却至室温；

3)向步骤2)得到的酯化产物溶液中，加入活性金属氧化物、导电材料、分散剂，在0.5～10MPa的压力下挤压成条形、切段得到所需尺寸的湿态颗粒，置于40～100℃烘箱中进行后交联处理，干燥。

根据本发明的高效的复合型电促除氟吸附剂的成型方法，其中，所述的聚乙烯醇聚合度为500～2500，聚乙烯醇的浓度为5％～30％，即100mL水中加入聚乙烯醇5～30g聚乙烯醇；向聚乙烯醇中加入羧酸溶液进行酯化交联，交联度为5～20％，酯化交联时间为0.5～4小时；其中所述羧酸可以为马来酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、柠檬酸或苹果酸中的一种或多种，浓度为5％～30％，质量体积比，m/v，即100mL水中加入聚乙烯醇5～30g聚乙烯醇。本发明的发明人经研究发现，聚乙烯醇与醛类进行缩醛化反应或者与羧酸类物质进行酯化反应，制备的材料具有较高的强度和韧性，对无机组分具有较强的粘合性能，且聚乙烯醇和羧酸，如马来酸、苹果酸、柠檬酸、乙二酸、丙二酸及其反应产物等材料属于低毒物质，有望作为无机粉体材料的成型粘合剂。

根据本发明的高效的复合型电促除氟吸附剂的成型方法，所述的复合型电促除氟吸附剂包括金属氧化物、导电材料与分散剂，其按质量比45～93∶5～45∶2～10进行混合，其中，所述的活性金属氧化物为稀土金属氧化物、水合羟基氧化锆、活性氧化铝、活性氧化镁、活性氧化钛等具有较大氟离子吸附容量的金属氧化物中的一种或者多种；所述的导电介质为导电碳黑、导电碳纤维、导电石墨、导电膨胀石墨等具有高导电性能的碳系导电材料；分散剂为无水乙醇和蒙脱土混合液，其比例为4∶1mL/g。