[发明专利]一种基于煤基焦粉的除氟材料制备及再生方法

权利要求书

1.一种基于煤基焦粉的除氟材料制备方法，包括下述步骤：

第一步：煤基焦粉的预氧化处理

将平均粒度小于等于20um的煤基焦粉与预氧化剂混合后，添加煤基焦粉同体积的水配成料浆，料浆于400-600℃保温1-2h后，自然冷却，得到预氧化煤基焦粉；

第二步：预氧化煤基焦粉的活化处理

将预氧化煤基焦粉在惰性气体保护下升温至750-900℃，通入水蒸气90-180min，随炉冷却至室温后，水洗至洗液pH值小于等于9，得到活化煤基焦粉；

或者，将苛性碱与预氧化煤基焦粉混合后，将混合物升温至700-850℃，保温60-120min，水洗至洗液pH值小于等于9，得到活化煤基焦粉；

第三步：前驱体粉末制备

将第二步所制备的活化煤基焦粉按液固比1:1～5:1加入可溶性镁、铝盐溶液中，搅拌30min-120min，用缓释沉淀剂将溶液pH值调整到6.8-7.5之后过滤，滤饼在100～120℃烘干后打散，得到前驱体粉末；

所述可溶性镁、铝盐溶液中，铝离子与镁离子摩尔比为1:1～10:1，镁离子与铝离子的摩尔浓度之和为1mol/L～10mol/L；

第四步：前驱体颗粒制备

取第三步所得前驱体粉末，添加占所取前驱体粉质量10-30％的粘结成形剂并搅拌均匀，造成0.5-3.5mm的球形颗粒，于40-60℃干燥24h以上，得到前驱体颗粒；

所述粘结成形剂是在质量百分浓度为30-50％的有机碳源溶液中，添加占有机碳源质量5-10％的粉状造孔材料，搅拌均匀，得到；

第五步：前驱体颗粒的炭化

将第四步得到的前驱体颗粒在惰性保护气氛下，加热至200-400℃，恒温1-5h后，继续加热升温至600-800℃，恒温2-6h，随炉冷却，得到炭化颗粒；

第六步：炭化颗粒的后处理

将第五步所得炭化颗粒置于后处理液中浸渍后过滤，滤渣自然阴干，得到基于煤基焦粉的除氟材料。

2.根据权利要求1所述一种基于煤基焦粉的除氟材料制备方法，其特征在于：第一步中，料浆中，预氧化剂的质量占煤基焦粉质量的10-20wt％；所述预氧化剂选自硝酸钾和/或高锰酸钾。

3.根据权利要求1所述一种基于煤基焦粉的除氟材料制备方法，其特征在于：第二步中，活化处理升温速度为5-10℃/min。

4.根据权利要求1所述一种基于煤基焦粉的除氟材料制备方法，其特征在于：第二步中，所述苛性碱选自氢氧化钠或氢氧化钾中的任意一种；苛性碱的添加量为预氧化煤基焦粉重量的2-5倍。

5.根据权利要求1所述一种基于煤基焦粉的除氟材料制备方法，其特征在于：第三步所述可溶性镁、铝盐，指的是阳离子为镁或铝的硫酸盐、硝酸盐、氯化盐中的任意一种。

6.根据权利要求1所述一种基于煤基焦粉的除氟材料制备方法，其特征在于：第三步所述缓释沉淀剂选自尿素与碳铵中的任意一种。

7.根据权利要求1所述一种基于煤基焦粉的除氟材料制备方法，其特征在 于：第四步所述有机碳源指的是酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺中的一种；有机碳源溶液的溶剂选自甲醇、乙醇、丙酮、正己烷中的一种；粉状造孔材料指的是粒度小于1um的尿素或碳铵。

8.根据权利要求1所述一种基于煤基焦粉的除氟材料制备方法，其特征在于：第五步中，前驱体颗粒的炭化，首先，以1-10℃/min的升温速度，加热至200-400℃，然后，以1-5℃/min的升温速度加热至600-800℃。

9.根据权利要求1-8任意一项所述一种基于煤基焦粉的除氟材料制备方法，其特征在于：第六步所述后处理液指的是硫酸铁溶液或硫酸铝溶液中的一种，硫酸铁溶液或硫酸铝溶液的浓度范围为2-4％；炭化颗粒置于后处理液中浸渍3-6h。

10.一种基于煤基焦粉的除氟材料的再生方法，是将吸附氟量达到饱和后的除氟材料先置于浓度1-3％的氢氧化钠或氢氧化钾溶液中浸泡6-12h，然后再将除氟材料置于浓度2-4％的硫酸铁溶液或硫酸铝溶液中浸泡6-12小时，实现除氟材料的再生。