[发明专利]一种除氟滤料的制备方法

说明书

本发明公开了一种除氟滤料的制备方法，是在传统酸碱反应法的基础上进行改进：向反应釜中的糊状液分别加磷酸、加碱，并加入界面反应催化剂同时搅拌，以酸碱反应法制备羟基磷灰石；反应完成后排出反应产物，对其压滤脱水并制粒，羟基磷灰石球放入烧结炉烧结，放入正电荷分子溶液中，浸泡20～60min，捞出沥干，制得荷电性的除氟滤料。本发明在反应时添加界面催化剂加速了反应过程，极大提升了生产效率；而将成球后的滤料放进正电荷溶液浸泡时，由于滤料带正电荷，对水中的F^‑吸附效果更佳，作用更强。

技术领域

本发明属于水处理材料技术领域，涉及一种除氟滤料的制备方法。

背景技术

氟是人体不可或缺的微量元素之一，但长期饮用高氟水则会导致使人氟中毒，严重影响人体健康，因此世界卫生组织公布了饮用水氟化物含量不得超过1.5mg/L的规定，我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)规定水质常规指标氟化物的限值为1mg/L。水处理除氟方法中化学沉淀法和混凝沉降法会遗留大量钙铝等离子，主要用于工业废水处理；由于高氟水主要分布在环境恶劣、地形复杂或缺水少电的地区，所以应用电渗析法、电凝聚法、反渗透法、纳滤法等除氟的效果为优，但因装置复杂，设备昂贵和使用成本高等不足而难以推广应用。离子交换树脂法因抗干扰能力低也难以广泛应用。吸附法是目前最常用的饮用水除氟处理方法，但滤料需要再生，也存在使用成本和除氟效能等问题,使其实际应用受到限制。

羟基磷灰石(hydroxyapatite，简称HAP)，分子式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，密度为3.16g/cm³，性脆，折射率是1.64-1.65。微溶于纯水，呈弱碱性,易溶于酸而难溶于碱。羟基磷灰石(HAP)是目前公认的具有良好的生物相容性，并具有骨引导性，即生物活性的陶瓷材料。它是人体和动物骨骼、牙齿的主要无机成分。随着科学技术的进步和人们认识的不断提高，许多研究结果表明，羟基磷灰石是一种无毒、无致癌、无副作用和具有良好生物相容性的生物活性材料；人们还发现羟基磷灰石具有固体碱性能和较强的离子交换能力，因此在催化载体、离子交换领域得到了广泛的应用；同时还能吸附有毒的离子和具有温敏、湿敏效应，因此还是绿色环保材料和智能材料。

HAP的制备方法很多，大致可以分为三类：干法(固相反应法)、水热法和湿法(溶液反应法)等。1)干法(固相反应法)目前通常的方法是Ca₃(PO₄)₂或CaCO₃和Ca₄P₂O₉在1200℃的高温下通入水蒸气，通过固相反应合成HAP。必须严格控制反应的温度，因为在1200℃烧结温度下，反应产物的晶相为HAP；而在1250℃烧结温度下，晶相为HAP和TCP两种混合物。反应中必须在高温下通入水蒸气，抑制HAP的分解。该法的优点是可以得到无晶格缺陷和结晶程度高的HAP晶体。缺点是原料粉末需要长时间混磨，易污染，反应速度慢，产物粒径大，产物的活性较差。

2)水热法，水热合成法是在一个密闭的压力容器中，用水溶液作为反应介质，通过对反应容器加热，使得在通常条件下难溶或不溶的物质溶解并重结晶。将Ca(NO₃)₂，与H₃PO₄按钙磷比Ca/P＝1.67混合均匀，放入特制密闭的高压锅内，加入蒸馏水。按7℃/min加热速度升至不同温度(200-400℃)，在指定温度下进行水热反应，从而使[OH]加入晶格中生成HAP。该法最大的优点是产物直接为晶态，无须烧结晶化，可以减少在烧结过程中难以避免的团聚。粒度均匀、形态比较规则；而且改变反应条件可以得到不同晶体结构和结晶形态的产物。随着水热合成温度的提高和时间的延长，晶粒发育越完整、粒度越大。但此法对设备要求很高，而且成本也很高。