[发明专利]电促除氟吸附复合颗粒、电促除氟吸附复合板及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及除氟领域，具体地，本发明涉及电促除氟吸附复合颗粒、电促除氟吸附复合板及制备方法。

背景技术

氟是人体内必须的微量元素之一。人体适量氟的摄入能使骨、牙坚实，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都有裨益。但是由于氟离子的强电负性，氟对于带正电荷的钙离子具有很强的亲和力，长期摄入过量的氟，也会产生各种中毒症状，如氟斑牙、氟骨病、骨骼变形、关节僵硬甚至瘫痪等症状，严重威胁人类健康。此外，长期摄入过量的氟化物对中枢神经系统、生物行为和生殖系统有较大的损伤，引起染色体畸变和细胞微核，具有致癌、致畸效应。因此，控制水体中氟的含量对人体健康具有重要的意义。

吸附法是目前处理高氟饮用水的主要方法之一。常见的除氟吸附剂主要有活性金属氧化物(如活性氧化铝、活性氧化镁、活性氧化钛等)、羟基磷灰石、活性炭、稀土类金属氧化物(Ce、La、Ti、Zr等)等，其中活性氧化铝的应用最为广泛。有研究表明有研究表明，稀土、锆、钛、铝、镁等多价水合金属氧化物具有独特的亲氟能力，可用作除氟材料，但是存在吸附材料用量较大、单位质量除氟容量较低、吸附能力损失较大、容易造成二次污染等问题。可以用于除氟的吸附材料较多，但是应用于实际含氟水的处理，其应用方式有限，主要有粒状(柱状、球状等)和负载型。其中，较常用的是粒状材料，但是粒状材料的制备过程，包括粘结剂的添加和造粒过程，会导致较大的吸附容量损失。

电吸附是目前除盐领域的一个“新技术”，原水在阴阳电极之间流动，通电时水中离子将分别向带相反电荷的电极迁移并被该电极吸附在电极表面，达到富集浓缩，使通道水中的溶解盐类、胶体颗粒及其他带电物质的浓度降低，从而实现了水的除盐、去硬度及净化。目前对电吸附的研究多集中于二维电极板材料研究方面，但成本较高。60年代末期，Bickhuxst提出了三维电极/三元电极，在传统的二维电解槽电极间装填粒状或其它碎屑状电极材料，在通电的情况下使装填的粒子电极材料表面带电成为系统中新的一极(第三极)，有利于提高电极的比表面积，改善物质传质效果，提高电流效率。对于颗粒电极的研究多集中于电化学降解有机污染、回收水体中污染金属等领域，其吸附效果仍然有限，有待进一步提高。

因此，目前上述两种除氟方法在除氟效果和工业应用方面都存在缺陷，有待改善。

发明内容

因此，本发明的一目的是提供电促除氟吸附复合颗粒。

本发明的再一目的是提供电促除氟吸附复合板。

根据本发明的电促除氟吸附复合颗粒，包括：活性金属氧化物、导电介质、分散剂，其中，导电介质∶金属氧化物∶分散剂的比例为5～45∶55～93∶2～10，分散剂为无水乙醇和蒙脱土混合液，其比例为4mL∶1g。

优选，根据本发明的电促除氟吸附复合颗粒包括粘合剂，粘结剂与预制的混合粉末的添加量比例为90mL-150mL∶100g。

根据本发明的电促除氟吸附复合颗粒，其中，所述粘结剂为聚乙烯醇，与马来酸、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，酯化交联反应制得。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。

将粉末状的导电介质与粉末状的除氟吸附材料按照一定的比例混合，加入粘结剂混合均匀，造粒制成具有导电性的粒状复合型电促除氟吸附材料。此方法制备的颗粒状电促除氟材料颗粒密度适中，性质稳定，不易流失，适用于固定床电促除氟过程。

或者，制备电促除氟吸附复合颗粒的方法包括以下步骤：

1)将金属氧化物制成粒状；

2)在粒状的金属氧化物的表面喷涂导电介质材料，

其中，导电介质∶金属氧化物的质量比例为5-45∶55-95。

此方法制备的颗粒状电促除氟材料颗粒导电介质附着于金属氧化物颗粒表面，对除氟材料自身吸附容量影响较小，且材料使用之后，颗粒与导电介质易于分离，有利于金属氧化物和导电介质材料的回收利用。