[发明专利]一种高效氟离子吸附剂、制备方法及应用

说明书

本发明提出一种高效氟离子吸附剂、制备方法及应用，该方法包括：将收集到的果皮废弃物用水清洗，烘干至恒重，研磨成粉末后过100目筛，以得到生物炭原料；将磷石膏烘干至恒重，研磨成粉末后过100目筛得到磷石膏粉末，利用碳酸氢钠溶液与磷石膏粉末混合并进行搅拌，直至将磷石膏粉末中的硫酸钙转化为碳酸钙，再利用去离子水清洗至中性，烘干至恒重，最后粉碎过100目筛，以得到磷石膏钙粉；将生物炭原料与磷石膏钙粉，按照预设比例进行混合以得到原料混合物，然后在原料混合物中加入去离子水进行搅拌后再超声分散30min，烘干、热解以得到磷石膏钙基生物炭。本发明能实现固废无害化利用，对于氟污染治理领域意义重大。

技术领域

本发明涉及化学吸附剂制备技术领域，特别涉及一种高效氟离子吸附剂、制备方法及应用。

背景技术

氟元素作为人体必不可少的微量元素，微量的氟可以促进骨骼生长和预防龋齿，但过量的氟可能会威胁到身体健康，例如导致氟斑牙、氟骨症、神经系统疾病和瘫痪、癌症、肾损伤和不孕症等疾病。为此国家对于水体中的氟离子浓度有严格要求，最新修订《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2022)规定了饮用水中的氟化物浓度不得超过1.0mg/L，《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)规定最高允许排放浓度为10mg/L。因此，氟污染的去除一直受到环保领域的密切关注。

水体中去除氟离子的方法包括混凝沉淀法、离子交换法、膜分离法以及吸附法。具体的，混凝沉淀法受设备条件与沉降时间操作等因素限制较大，对氟离子的去除专一性差，易被其它阴离子影响导致出水水质不稳定；离子交换法与膜分离法设备操作复杂，运行维护成本高，常见的离子交换树脂与膜的造价较高，还存在二次污染等问题；吸附法除氟由于其工艺简单与处理效率高的优点受到广泛密切关注。

常见的吸附剂对于氟的吸附量较小，不少吸附剂还存在着制备难，成本高以及适用性差等缺点。因此，制备一种成本低廉、适用性强、吸附高效的吸附剂对于水中氟离子的去除意义深远。钙基生物炭常用钙源有氯化钙(CaCl₂)、氢氧化钙(Ca(OH)₂)以及过氧化钙(CaO₂)等含钙化学试剂，这些都是利用化学药品用作生物炭的钙基，成本比较高，磷石膏中的主要成分为CaSO₄·2H₂O，而且磷石膏本身属于固体废物，作为钙源的成本可以忽略不计，但是需要考虑磷石膏中本身所含有的氟化物、磷以及重金属等污染物的存在。例如中国专利公开号为CN108927109B，一种磷石膏改性生物炭方法及其应用，只考虑了所制备材料对于磷的吸附效果，没有对磷石膏进行预处理，也没有研究吸附过程中材料对于水体污染的释放情况，忽略了在吸附过程中可能会给水体带来其它二次污染。随着农业的发展，化肥的需求正在逐年攀升，磷石膏作为磷肥工业的副产物，产量也在逐年攀升，磷肥工业中的磷石膏主要堆积在露天场地中，几乎没有任何利用价值，且还会污染环境，因此无害化利用磷石膏意义重大。

基于此，为了提高吸附剂的吸附性能，并降低吸附剂的二次污染，有必要提出一种高效氟离子吸附剂、制备方法及应用，以解决磷石膏用于吸附剂制备的潜在问题，充分利用磷石膏中的钙元素。

发明内容

基于此，本发明的目的在于提供一种高效氟离子吸附剂、制备方法及应用，以提高吸附剂的吸附性能，并降低吸附剂的二次污染。

具体的，本发明提出一种高效氟离子吸附剂的制备方法，其中，所述高效氟离子吸附剂为磷石膏钙基生物炭，所述方法包括如下步骤：

步骤一，果皮废弃物处理：

将收集到的果皮废弃物用水清洗，然后控制在第一温度下烘干至恒重，研磨成粉末后过100目筛，以得到生物炭原料；

步骤二，钙源提取：