[发明专利]一种羟基磷灰石/埃洛石纳米管复合吸附材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种羟基磷灰石/埃洛石纳米管复合吸附材料及其制备方法和应用，所述复合吸附材料的组分包括埃洛石纳米管和羟基磷灰石，埃洛石纳米管和羟基磷灰石的质量比为(10～30)g：(12～150)g；制备方法包括以下步骤：以埃洛石纳米管为模板，以水溶性钙盐和磷酸盐为原料生成羟基磷灰石并化学沉淀在埃洛石表面，经后处理得到复合吸附材料；其中，埃洛石纳米管和水溶性钙盐的质量摩尔比为(10～30)g：(18～180)mmol。本发明中羟基磷灰石和埃洛石生态环境协调性和相容性好，不会产生二次污染；在含氟水处理中吸附容量大，工艺流程简单便捷，对设备和工艺条件无苛刻要求。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种羟基磷灰石/埃洛石纳米管复合吸附材料及其制备方法和应用。

背景技术

地下水中氟污染已经成为一项世界性的环境问题，严重威胁着生态环境和人类的生命健康，影响社会的发展与进步。世界卫生组织(WHO)规定，饮用水中氟离子的浓度值最大不可超过1.5mg/L。长期饮用氟离子浓度大于1.5mg/L高氟饮用水将导致氟中毒，引发氟斑牙、氟骨症、甲状腺损伤甚至肾损害等疾病。

目前已有的除氟技术主要有混凝沉淀法、吸附法、膜分离法、离子交换法、电凝聚、电渗析法等。在这些方法中，混凝沉淀法适合处理氟离子浓度较高的污染水，而不能处理低浓度氟离子水；离子交换法吸附容量有限制，表面存在生物繁殖污染，其中的有机物易溶出，且不可再生等缺点；电渗析法能源消耗严重，且高敏感的膜易被污染；膜分离法中反渗透膜成本较高，且装置复杂，受水质情况影响较大。所以，在技术层面分析，这些氟离子处理技术都还不成熟，难以在实际氟离子去除技术上广泛推广，目前只有吸附法较为常用。吸附法除氟技术是采用除氟吸附材料填充滤柱过滤净化高氟污染饮用水，由于其方便高效、易操作、工艺设计简单以及经济环保等优点，应用最多、较其它除氟技术相对成熟。饮用水中吸附法氟离子处理技术的关键是如何制备性能优异的吸附剂材料。目前全世界常用的氟离子吸附剂滤料有活性氧化铝、活化沸石、羟基磷灰石、羰基磷灰石等，但其局限性阻碍了吸附法除氟技术的实际推广，如易产生二次污染、比表面积较小、吸附容量偏低、制备工艺复杂或对设备要求高等。因此，如何研究开发出解决地方性高氟饮用水问题的高性能除氟吸附剂材料具有很强的挑战性，但社会意义显著。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种羟基磷灰石/埃洛石纳米管复合吸附材料及其制备方法和应用，解决现有技术中氟离子吸附剂易产生二次污染、比表面积较小、吸附容量偏低的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明复合吸附材料的技术方案是：

所述复合吸附材料的组分包括埃洛石纳米管和羟基磷灰石，埃洛石纳米管和羟基磷灰石的质量比为(10～30)g：(12～150)g。

进一步地，埃洛石纳米管是埃洛石原矿经离心分级提纯得到。

本发明制备方法的技术方案是，包括以下步骤：以埃洛石纳米管为模板，以水溶性钙盐和磷酸盐为原料生成羟基磷灰石并化学沉淀在埃洛石表面，经后处理得到复合吸附材料；其中，埃洛石纳米管和水溶性钙盐的质量摩尔比为(10～30)g：(18～180)mmol。

进一步地，埃洛石纳米管的制备步骤包括：将埃洛石原矿配成质量浓度为4～6％的埃洛石悬浮液，经过若干级离心提纯，得到埃洛石纳米管。

进一步地，水溶性钙盐和磷酸盐的Ca/P摩尔比为羟基磷灰石中Ca/P 的化学计量比。

进一步地，所述化学沉淀具体包括以下步骤：

(a)取埃洛石纳米管配成埃洛石纳米管悬浮液；

(b)向埃洛石纳米管悬浮液中加入水溶性钙盐溶液搅拌均匀，再加入水溶性磷酸盐溶液，调节pH值呈碱性，50～90℃反应至沉淀不再增加，完成羟基磷灰石的化学沉淀。