[发明专利]聚合氯化铝/羟基磷灰石共聚材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合氯化铝/羟基磷灰石共聚材料的制备方法，尤其是一种适用于去除饮用水中超标氟的聚合氯化铝/羟基磷灰石共聚材料的制备方法。

背景技术

氟是地球表面分布最广的元素之一，人体内的氟主要来自饮用水。饮用高氟水造成的氟中毒是涉及世界范围的地方病，中国是世界上氟中毒最严重的国家之一，除上海市外，遍布全国各省。世界卫生组织规定饮用水中氟的含量不超过1.5mg/L。吸附法是目前国内外最常用的饮用水除氟方法。除氟吸附剂品种较多，如沸石、粘土、活性炭、活性氧化铝、骨碳和羟基磷灰石等，但考虑到再生方法的难易、成本和除氟容量，许多吸附剂并未得到实际应用。

80年代中期，活性氧化铝曾流行一时，但由于利用活性氧化铝除氟时，需降低原水的pH值，除氟剂易板结，使用寿命短，铝溶出超标等问题，而被停止使用。

羟基磷灰石是目前研究较多的一种除氟剂，如发明专利号为ZL200610029366.7公开了一种经改进的羟基磷灰石粉体的制备方法；发明专利号为ZL201010264616.1公开了一种饮用水除氟滤料的生产方法，这种除氟滤料为多孔球形羟基磷灰石；发明专利号为ZL201110311033.4公开了凹凸棒土负载羟基磷灰石复合除氟滤球的生产方法。上述专利中的羟基磷灰石的粉料比表面积大，除氟容量高，但在水体中不易截留；羟基磷灰石的球料具有再生易、出水流畅等优点，但除氟容量相对较低。

聚合氯化铝是水处理业常用的絮凝剂，但在饮用水应用中需注意铝含量易超标的问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，利用粉状羟基磷灰石的高除氟容量和聚合氯化铝的絮凝作用，提供一种除氟容量高、制备和应用工艺简单的聚合氯化铝/羟基磷灰石共聚材料的制备方法。

技术方案：本发明的聚合氯化铝/羟基磷灰石共聚材料的制备方法，包括如下步骤：

a.聚合氯化铝半成品的制备

(1)采用结晶氯化铝为原料，研磨均匀；

(2)称取结晶氯化铝放入坩埚中，对马弗炉进行预热；

(3)控制炉内温度，待温度达到温度为200-300℃时，将坩埚放入马弗炉内焙烧，每隔5-6min搅拌一次，焙烧20-30min；

(4)取出坩埚，向坩埚内加入水，加水量按照每10g结晶氯化铝加水2-5mL计算，搅拌均匀，得到粘稠树脂状的聚合氯化铝半成品；

b.羟基磷灰石半成品的制备

(1)采用氢氧化钙、磷酸为原料，按照钙磷摩尔比1.45-1.75确定氢氧化钙和磷酸的投加质量；

(2)在反应器中加入5倍于氢氧化钙投加质量的水，加热至60℃-90℃，并保持水温；

(3)将确定投加质量的氢氧化钙用冷水调成糊状，将糊状氢氧化钙加入反应器中，边加边搅拌至均匀；

(4)将磷酸加入到3倍于磷酸体积的水中，配制成磷酸溶液；

(5)将配制成的磷酸溶液向反应器中滴加，控制滴加速度约为200mL/h，边滴边搅拌，直到磷酸溶液加完，得到羟基磷灰石半成品；

c.共聚材料的制备

(1)在羟基磷灰石半成品中加入聚合氯化铝半成品，加入量按照原料结晶氯化铝与氢氧化钙的质量比为5-8:1；

(2)继续搅拌，保持温度60℃-90℃，反应1-2h；

(3)自然冷却到室温，取出产物，进行脱水、洗涤、干燥、粉碎，得到聚合氯化铝/羟基磷灰石共聚材料。

有益效果：本发明通过共聚方法合成聚合氯化铝/羟基磷灰石共聚网络结构材料，与现有除氟材料相比，现有材料仅仅为效果单一的除氟材料，如聚合氯化铝是一种无机高分子凝聚剂，有吸附、凝聚、沉淀等性能,单独用于饮用水除微量氟几乎没有效果，且存在水体中铝含量超标的问题；羟基磷灰石的除氟容量虽然高于普通除氟材料，但粉料不易截留，球料除氟容量相对较低。聚合氯化铝/羟基磷灰石共聚网络结构材料具有协同增效作用，除氟容量比单一的羟基磷灰石除氟滤料提高3倍，比活性氧化铝除氟滤料提高5倍；材料的网络结构有利于网捕水体中铝离子和羟基磷灰石粉体的作用，解决了水体中铝离子超标和水体澄清度的问题；同时共聚材料中的聚合氯化铝活性组分可以促使羟基磷灰石不断再生，提高材料的使用寿命。主要优点如下：

1、产品的除氟容量高，与已有技术相比，产品的除氟容量提高3-5倍；

2、材料寿命长，在运行过程中不需再生，除氟效果长期稳定；

3、使用简单，没有滤料整体更新的问题；

4、不存在常见的铝基水处理材料存在的铝离子含量超标的安全隐患。

具体实施方式