專利名稱：一種用于處理含氟飲用水的材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水處理材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于處理含氟飲用水的材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
氟是人體必需的一種微量元素，廣泛存在于自然水體中。在通常情況下，人體從外界攝入的氟過多，會(huì)對(duì)身體有不良的影響。我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定飲用水中氟的含量不應(yīng)超過1.0mg/l，而長(zhǎng)期攝入氟含量高的飲水會(huì)引發(fā)氟斑牙、氟骨癥、肝炎等多種疾病，還可導(dǎo)致癌癥，婦女不孕癥，腦損傷、Alzheimer綜合癥和甲狀腺紊亂，因此對(duì)高含氟區(qū)飲用水中氟化物進(jìn)行有效處理無疑具有十分重要的意義，并日益受到人們的重視。目前國(guó)內(nèi)外常見的除氟方法主要可分為沉淀法和吸附法兩類，其中沉淀法多應(yīng)用于工業(yè)含氟廢水的處理，吸附法多用于含氟飲用水的處理。另外還有一些方法，如冷凍法、 離子交換樹脂法、活性炭法、電滲析等，因?yàn)槌杀靖?、除氟率低等原因，本領(lǐng)域尚很少推廣應(yīng)用。一、沉淀法沉淀法是指通過添加化學(xué)藥品形成氟化物沉淀，或使氟化物被吸附在所形成的沉淀物中而共沉淀，然后分離固體沉淀物進(jìn)而除去水中氟化物的方法。在公知的沉淀法方案中，絮凝沉淀法是目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的一種既經(jīng)濟(jì)又簡(jiǎn)單有實(shí)效的水處理方法，但利用該方法除氟后絮凝劑溶于水，不易去除。此外，以往工業(yè)上處理高濃度含氟廢水通常都采用鈣鹽沉淀法，即向水中投放一定量的石灰，石灰與氟離子生成CaF2沉淀從而達(dá)到去除效果， 該工藝雖然操作簡(jiǎn)單、成本較低，但是泥渣沉降緩慢。二、吸附法吸附法是指使含氟水通過吸附柱，利用吸附劑與氟離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而去除氟離子的方法。吸附法一般是將氟離子吸附劑裝入填充柱，采用動(dòng)態(tài)吸附方式進(jìn)行，其操作簡(jiǎn)便，適用于水量較小的飲用水做深度處理，除氟效果較好，但吸附法需要特殊的處理劑， 價(jià)格相當(dāng)昂貴。現(xiàn)有技術(shù)中，根據(jù)該方法所用吸附劑材料的種類，可以將氟離子吸附劑分為含鋁吸附劑、含鎂吸附劑、天然高分子吸附劑、稀土吸附劑和其他類吸附劑。其常用的方法包括A、活性氧化鋁吸附法活性氧化鋁吸附法是世界上應(yīng)用最廣泛、最有效的除氟方法，我國(guó)60%以上的除氟點(diǎn)采用該方法。它具有吸附容量高、運(yùn)行穩(wěn)定、易于再生等優(yōu)點(diǎn)，但是設(shè)備投資高，并且材料中的鋁可能在除氟過程中流失到水中，從而對(duì)人體健康造成不利影響。B、活性氧化鎂吸附法活性氧化鎂具有較大的比表面積，其吸附能力要強(qiáng)于活性氧化鋁，但該方法會(huì)導(dǎo)致出水的總硬度和PH升高，而且活性氧化鎂的再生復(fù)雜，如此也相應(yīng)限制了該方法的的大范圍推廣使用。
C、稀土金屬氧化物吸附法稀土金屬氧化物除氟劑因?yàn)槠湮搅看?、污染小，逐漸受到業(yè)界重視，其吸附容量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前述之各方法。但是由于其水合氧化物一般都呈粉末狀，難以被直接用于水處理過程，并且價(jià)格昂貴，因此其使用范圍仍受到很大限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題加以解決，提供一種去氟效果好、成本低、易于大面積推廣使用的處理含氟飲用水的材料，同時(shí)還提供出用于獲取該材料的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的而研發(fā)的這種用于處理含氟飲用水的材料是一種以聚丙烯酰胺(CH2CHCONH2)凝膠為原料得到負(fù)載胺化后的羥甲基衍生物，其制備方法為一、胺化反應(yīng)將聚丙烯酰胺凝膠和蒸餾水按1 100倍的重量配比放置于加熱容器中，用NaOH調(diào)節(jié)PH至8 9. 5，在40°C下加熱攪拌10 15分鐘；在容器內(nèi)先滴加入甲醛(HCHO)，使酞胺基部分羥甲基化，再緩慢滴加入三乙烯四胺(C6H18N4)；按聚丙烯酰胺單體的摩爾數(shù)計(jì)算，聚丙烯酰胺凝膠、甲醛、三乙烯四胺的投入物料比為1 2. 2 2.6 2. 3 2. 8，反應(yīng)時(shí)間為2 2. 5小時(shí)，得到胺化后的羥甲基衍生物凝膠，將凝膠取出后用蒸餾水清洗、烘干，再將凝膠粉碎至粒徑為3 6mm粒料備用；二、金屬負(fù)載反應(yīng)配置lmg/ml鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，將胺化后的羥甲基衍生物凝膠粒料放入容器中，加入該鋁溶液，加入比例為每Ig凝膠粒料加兌鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10 20ml，用鹽酸調(diào)pH為2. 5 3，維持溶液在酸性，將溶液加熱至40°C 60°C后保持溫度2 3小時(shí)， 得到負(fù)載胺化后的羥甲基衍生物。針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是通過將工業(yè)含氟水處理中的絮凝法與含氟飲用水處理中的吸附法相結(jié)合，從絮凝劑的改進(jìn)入手，將傳統(tǒng)的雖易溶于水但卻不易從水中分離出去的聚丙烯酰胺絮凝劑替換成不溶于水的聚丙烯酰胺凝膠，用三乙烯四胺為接枝反應(yīng)的胺化劑，通過金屬負(fù)載胺接枝后的凝膠，最后以金屬和氟離子螯合反應(yīng)的形式去除飲用水中的氟離子。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的負(fù)載胺化后的羥甲基衍生物材料可用于高效、快速地去除高含氟區(qū)大體積飲用水中的氟離子，經(jīng)其處理過的水中的氟含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， 該材料具有制備簡(jiǎn)單、成本低廉、操作方便、吸附容量高、除氟效果好、適于大批量生產(chǎn)并可長(zhǎng)期保存等優(yōu)點(diǎn)，穩(wěn)定性和重復(fù)性均能滿足實(shí)際飲用水的除氟處理工作。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的實(shí)際制備產(chǎn)品及制備工藝流程并不僅限于下述的實(shí)施例。按本發(fā)明的技術(shù)解決方案，該用于處理含氟飲用水的材料即的制備過程分為以下部分使聚丙烯酰胺凝膠在一定的PH值(8 9. 5)與甲醛的反應(yīng)，形成羥甲基衍生物；加入三乙烯四胺，將羥甲基衍生物胺化；加入金屬離子，負(fù)載胺化后的羥甲基衍生物。其一個(gè)具體制作工藝的步驟如下所述。1、胺化反應(yīng)
稱取1. Og聚丙烯酰胺凝膠置于三頸瓶中，加入IOOml蒸餾水，用NaOH調(diào)節(jié)pH至堿性(pH = 8 9. 5，最佳反應(yīng)pH為9)，在40°C下加熱攪拌10分鐘；通過滴液漏斗逐滴加入甲醛，然后再緩慢滴加三乙烯四胺。三者的最佳物料比為凝膠(按聚丙烯酰胺單體的摩爾數(shù)計(jì)算)甲醛三乙烯四胺=1 2.5 2.6。聚丙烯酰胺與甲醛反應(yīng)，使酞胺基部分羥甲基化，過程如下
權(quán)利要求
1. 一種用于處理含氟飲用水的材料，其特征在于它是一種以聚丙烯酰胺凝膠為原料得到負(fù)載胺化后的羥甲基衍生物，其制備方法為1.1胺化反應(yīng)將聚丙烯酰胺凝膠和蒸餾水按1 100倍的重量配比放置于加熱容器中，用NaOH調(diào)節(jié)PH至8 9. 5，在40°C下加熱攪拌10 15分鐘；在容器內(nèi)先滴加入甲醛， 使酞胺基部分羥甲基化，再緩慢滴加入三乙烯四胺；按聚丙烯酰胺單體的摩爾數(shù)計(jì)算，聚丙烯酰胺凝膠、甲醛、三乙烯四胺的投入物料比為1 2. 2 2. 6 2. 3 2. 8，反應(yīng)時(shí)間為 2 2. 5小時(shí)，得到胺化后的羥甲基衍生物凝膠，將凝膠取出后用蒸餾水清洗、烘干，再將凝膠粉碎至粒徑為3 6mm粒料備用；1. 2金屬負(fù)載反應(yīng)配置lmg/ml鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，將胺化后的羥甲基衍生物凝膠粒料放入容器中，加入該鋁溶液，加入比例為每Ig凝膠粒料加兌鋁標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液10 20ml，用鹽酸調(diào)pH為2. 5 3，維持溶液在酸性，將溶液加熱至40°C 60°C后保持溫度2 3小時(shí)，得到負(fù)載胺化后的羥甲基衍生物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于處理含氟飲用水的材料，它以不溶于水的聚丙烯酰胺凝膠為原料，用三乙烯四胺為接枝反應(yīng)的胺化劑，并通過金屬負(fù)載胺接枝后的凝膠得到負(fù)載胺化后的羥甲基衍生物。本發(fā)明所述的得到負(fù)載胺化后的羥甲基衍生物材料可用于高效、快速地去除高含氟區(qū)大體積飲用水中的氟離子，經(jīng)其處理過的飲用水中的氟含量低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，該材料具有制備簡(jiǎn)單、成本低廉、操作方便、吸附容量高、除氟效果好、適于大批量生產(chǎn)并可長(zhǎng)期保存等優(yōu)點(diǎn)，穩(wěn)定性和重復(fù)性均能滿足實(shí)際飲用水的除氟處理工作。
文檔編號(hào)C02F1/58GK102258985SQ20111016011
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月15日
發(fā)明者郭家延 申請(qǐng)人:郭家延