(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利
(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202110090107.X
(22)申请日 2021.01.22
(65)同一申请的已公布的文献号
申请公布号 CN 112850867 A
(43)申请公布日 2021.05.28
(73)专利权人 北京华德创业环保设备有限公司
地址 100000 北京市朝阳区朝阳门外大街
18号
(72)发明人 李欣童
(74)专利代理机构 北京慕达星云知识产权代理
事务所(特殊普通合伙)
11465
代理人 崔自京
(51)Int.Cl.
C02F 1/52(2006.01)
C02F 1/58(2006.01)C02F 101/14(2006.01)审查员 许国宽 (54)发明名称
(57)摘要
本发明公开了一种深度除氟药剂及其制备
技术方案：包括以下重量分数的原料：钙盐20‑
30％、酸3‑5％、铁盐10‑15％、铝盐10‑15％、镁盐
2‑3％、水玻璃2‑3％，其余为水；所述铁盐为纳米
硅酸铁；同时，本发明中限定了纳米硅酸铁与除
氟药剂的制备方法。本发明中所使用的纳米级硅
酸铁具有较大的比表面积，能良好的与氟离子接
触，进而增大本发明产品对废水中氟离子的去除
效率。其次，本发明中的原料制备方法简单易操
作，
便于工业化生产。权利要求书1页 说明书6页 附图1页CN 112850867 B 2022.04.22
C N 112850867
B
1.一种深度除氟药剂，其特征在于，包括以下重量分数的原料：钙盐20‑30％、酸3‑5％、铁盐10‑15％、铝盐10‑15％、镁盐2‑3％、水玻璃2‑3％，其余为水；
所述铁盐为纳米硅酸铁。
2.根据权利要求1所述的一种深度除氟药剂，其特征在于，所述纳米硅酸铁的制备方法包括以下步骤：
在室温条件下，将一水硫酸亚铁与硅酸钠混合均匀后，加入质量浓度98％的硝酸和质量浓度93％的硫酸的混合溶液并搅拌进行反应，并在0‑90℃下反应24‑48h，反应完全后，将固体产物分离并粉碎，并静置24‑48小时，得到纳米硅酸铁。 3.根据权利要求2所述的一种深度除氟药剂，其特征在于，所述一水硫酸亚铁、硅酸钠、硝酸与硫酸的摩尔比为1∶(0.017‑0.114)∶(0.330‑0.413)∶(1.349‑1.478)。
4.根据权利要求1所述的一种深度除氟药剂，其特征在于，所述酸包括盐酸、硫酸和磷酸中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种深度除氟药剂，其特征在于，所述钙盐包括氯化钙、柠檬酸钙和醋酸钙中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种深度除氟药剂，其特征在于，所述铝盐包括聚合氯化铝。
7.根据权利要求1所述的一种深度除氟药剂，其特征在于，所述镁盐包括氯化镁、硫酸镁、醋酸镁和柠檬酸镁中的一种或几种。
8.权利要求1‑7任一所述的一种深度除氟药剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将钙盐、铁盐、铝盐、镁盐在40‑60℃下依次溶于总水量的1/3‑1/2的水中，得到混合溶液A；
S2：将水玻璃溶于剩余水中，得溶液B；
S3：边搅拌边将溶液B滴加到混合溶液A中，并在滴加完毕后保持60℃搅拌均匀，得混合溶液C；
S4：室温下，调节混合溶液C的pH＝2，然后进行干燥、研磨，得到除氟药剂。
9.根据权利要求8所述的一种深度除氟药剂的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述搅拌速度为200‑300r/min，所述搅拌时间为30min。
10.根据权利要求8所述的一种深度除氟药剂的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述调节混合溶液C的pH为利用酸调节，所述酸包括盐酸、硫酸和硝酸中的任意一种。
权 利 要 求 书1/1页CN 112850867 B
一种深度除氟药剂及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及化工材料技术领域，更具体的说是涉及一种深度除氟药剂及其制备方法。
背景技术
[0002]氟是人体维持正常生理活动所需的微量元素之一，人体所需的氟主要来自饮用水。但若人类长期饮用氟含量超标的水，会产生氟中毒，引发氟斑牙、氟骨症等一系列疾病，因此，我国规定生活饮用水中氟含量为0.5～1.0mg/L，并严格控制排放水中的氟含量。[0003]现有技术中，废水除氟的方法主要包括钙盐沉淀法、铝盐絮凝法、流化床诱导结晶法、电解絮凝法、电渗析法、反渗透法以及吸附法等。其中，钙盐沉淀法是目前应用最广的除氟方法，具有操作方法简单、处理方便、费用低等特点，但钙盐沉淀法只能将废水中的氟离 与F‑通过配体交换、物理吸附、子降到10‑20mg/L。此外，铝盐絮凝法为通过Al3+生成Al(OH)
3
卷扫作用去除F‑，该方法具有药剂投加量少、处理量大等优点，但处理后的废水氟化物含量仍很高。另外，流化床诱导结晶法是利用固体晶核成长技术将氟化物沉淀生长于晶核上，达到去除氟化物的目的，该法形成的沉淀泥渣含水量低，纯度高，不向废水中引入其他离子，但处理过程复杂，需要定期排出和补充晶核。此外，电渗析法具有除氟效率高且处理稳定的优点，但昂贵的反渗透膜的价格限制了它的应用。吸附法是目前应用比较多的处理含有低浓度氟化物废水的方法，该法使用条件温和，原料来源广，不会向废水中引入其他离子，但吸附剂的吸附容量不高，需考虑经常更换吸附剂的问题。
[0004]因此，如何提供一种成本低且除氟效率高的除氟药剂是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
[0005]有鉴于此，本发明提供了一种成本低、使用方便且除氟效率高的除氟药剂及其制备方法，
[0006]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007]一种深度除氟药剂，其特征在于，包括以下重量分数的原料：钙盐20‑30％、酸3‑5％、铁盐10‑15％、铝盐10‑15％、镁盐2‑3％、水玻璃2‑3％，其余为水；
[0008]所述铁盐为纳米硅酸铁。
[0009]优选的，所述纳米硅酸铁的制备方法包括以下步骤：
[0010]在室温条件下，将固体原料一水硫酸亚铁与硅酸钠混合均匀，然后加入质量浓度98％的硝酸和质量浓度93％的硫酸的混合溶液并搅拌反应，反应过程中放出的热会使反应温度不断升高并伴随NO生成，加速反应进行，反应时间为24‑48小时，反应温度为0‑90℃，从而完成原料间发生的氧化、聚合反应，反应完全后，将固体产物分离并粉碎，产物放置24‑48小时后，得到纳米硅酸铁。
[0011]有益效果：上述氧化反正主要为二价铁氧化成三价铁；聚合反应为形成聚合硅酸
铁的聚合反应。
[0012]其中，本发明中纳米级硅酸铁聚合物除了具有较大的比表面积外，还是一种高分子絮凝剂，在与氟化物作用形成络合物后可经过自身的絮凝作用形成沉淀。另外，本发明中水玻璃具有絮凝、脱出胶质、沉淀的作用，可以将形成的氟化物絮凝沉降与水分离。其次，本发明中放置的目的一方面是使产生的NO或其他易挥发物质彻底溢出，使产物的性质稳定。另一方面是产物经过粉碎后产生温度，放置一段时间，让产物冷却。
[0013]本发明中的铁盐选用纳米级硅酸铁，与普通硅酸铁相比具有更大的比表面积，能更好的与氟离子接触从而增大氟离子的去除效率。
[0014]优选的，所述酸包括盐酸、硫酸和磷酸中的一种或几种。
[0015]有益效果：本发明中的酸起到调节反应体系酸碱度的作用。还可防止部分原料形成沉淀，保证混合物在体系中的稳定性。
[0016]优选的，所述钙盐包括氯化钙、柠檬酸钙和醋酸钙中的一种或几种。
[0017]优选的，所述铝盐包括聚合氯化铝。
[0018]有益效果：聚合氯化铝具有吸附、凝聚、沉淀等性能，具有喷雾干燥稳定性好，适应水域宽，水解速度快，吸附能力强，形成矾花大，质密沉淀快，出水浊度低，脱水性能好等优点。本发明中钙盐和铝盐可以和氟离子形成稳定的化合物沉淀而达到去除氟离子的目的。[0019]优选的，所述镁盐包括氯化镁、硫酸镁、醋酸镁和柠檬酸镁中的一种或几种。[0020]有益效果：本发明中镁盐的主要作用是使本发明的除氟剂在保存过程中不潮解，保证药剂有效成分的稳定。
[0021]优选的，所述一水硫酸亚铁：硅酸钠：硝酸：硫酸的摩尔比为＝1∶(0.017‑0.114)∶(0.330‑0.413)∶(1.349‑1.478)；
[0022]有益效果：本发明中按照硅酸钠：硝酸：硫酸的摩尔比为＝1∶(0.017‑0.114)∶(0.330‑0.413)∶(1.349‑1.478)可以保证生成的纳米硅酸铁的性能达到最优。
[0023]一种深度除氟药剂的制备方法，包括以下步骤：
[0024]S1：将钙盐、铁盐、铝盐、镁盐在40‑60℃下依次溶于总水量的1/3‑1/2的水中，得到混合溶液A；
[0025]S2：将水玻璃溶于剩余水中，得溶液B；
[0026]S3：边搅拌边将溶液B滴加到混合溶液A中，并在滴加完毕后保持60℃搅拌均匀，得混合溶液C；
[0027]S4：室温下，用酸调整混合溶液C的pH＝2‑3，然后进行干燥、研磨，得到除氟药剂。[0028]有益效果：本发明的深度除氟剂选用比表面积较大的纳米硅酸铁与钙盐、铁盐、铝盐、镁盐进行结合，提高了对氟化物的去除能力。将钙盐、铁盐、铝盐、镁盐溶于水以消除原料在混合过程中出现的结块、团聚等导致的混合不均匀的问题。充分发挥铝盐、钙盐对氟化物的去除效果，以及与铁盐、镁盐的协同增效作用。将水玻璃溶于水加到混合液A中，在液体环境下可以保证混合物能充分进行反应。本发现中将混合液pH调整为2‑3，为避免混合物在体系中生成沉淀而降低反应效率。本发明制备的除氟剂在除氟的过程中不仅利用了化学沉淀法，还利用了铝盐、水玻璃与氟离子间反应形成的络合作用，大大提高了对氟离子的去除作用。
[0029]优选的，步骤S3中所述搅拌速度为200‑300r/min，所述搅拌时间为30min。
[0030]优选的，步骤S4中所述调节混合溶液C的pH为利用酸调节，所述酸包括盐酸、硫酸和硝酸中的任意一种。
[0031]有益效果：本发明中通过控制搅拌速度和搅拌时间来控制反应速度，从而控制药剂的合成品质。控制搅拌速度为200‑300r/min，不仅可以保证对混合物的充分搅拌，也能避免搅拌转速过高产生的高剪切强度对反应产生的影响。本发明所用的药剂廉价易得，所用的实验设备简单，制备过程便于操作，反应条件温和，适于工业化生产。
[0032]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种深度除氟药剂及其制备方法，首先，本发明中所使用的铁盐选用纳米级硅酸铁，其具有较大的比表面积，能良好的与氟离子接触，进而增大本发明产品对废水中氟离子的去除效率。其次，本发明中的原料制备方法简单易操作，便于工业化生产。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0034]图1附图为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]本发明实施例公开了一种深度除氟药剂，包括以下重量分数的原料：钙盐20‑30％、酸3‑5％、铁
盐10‑15％、铝盐10‑15％、镁盐2‑3％、水玻璃2‑3％，其余为水；[0037]铁盐为纳米硅酸铁，且其制备方法包括以下步骤：
[0038]在室温条件下，将一水硫酸亚铁与硅酸钠混合均匀后，加入质量浓度98％的硝酸和质量浓度93％的硫酸的混合溶液并搅拌进行反应，令原料在0‑90℃下反应24‑48h，反应完全后，将产物取出并粉碎，所述产物放置24‑48小时后，得到纳米硅酸铁。
[0039]为进一步优化上述技术方案，酸包括盐酸、硫酸和磷酸中的一种或几种。[0040]进一步的，钙盐包括氯化钙、柠檬酸钙和醋酸钙中的一种或几种。
[0041]进一步的，铝盐包括聚合氯化铝。
[0042]进一步的，镁盐包括氯化镁、硫酸镁、醋酸镁和柠檬酸镁中的一种或几种。[0043]进一步的，一水硫酸亚铁、硅酸钠、硝酸与硫酸的摩尔比为1∶(0.017‑0.114)∶(0.330‑0.413)∶(1.349‑1.478)。
[0044]本发明实施例还提供了一种深度除氟药剂的制备方法，包括以下步骤：[0045]S1：将钙盐、铁盐、铝盐、镁盐在40‑60℃下依次溶于总水量的1/3‑1/2的水中，得到混合溶液A；
[0046]S2：将水玻璃溶于剩余水中，得溶液B；
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议