一种饮用水镁质除氟剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种除氟剂的制备方法，具体为一种饮用水镁质除氟剂的制备方法，解决现有除氟剂存在降氟效果差、引发二次污染及防治成本高等问题，将氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁混合并充分搅拌，得镁质干基，然后加水水洗，将水洗后的镁质干基过滤，将得到的镁质滤饼干燥、煅烧、粉碎，得到镁质除氟剂。具有效率高、使用简单、制备方法独特、没有二次污染、无臭无毒，可因地制宜等特点，能够从根本上使饮用水中的氟含量达标，不会有再生污染和副作用，既可减少机体氟的摄入，又可充分利用除氟后水中一定量的镁残留，给高氟区人体适量补镁，发挥正面对氟的拮抗作用，而且除氟效果不受高氟水pH值影响，生产工艺简单，成本较低，可大规模推广使用。

权利要求

1.一种饮用水镁质除氟剂的制备方法，其特征是包括以下工艺步骤：(1)在搅拌设备中依次加入氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁，三者质量比例为

3-4∶2-3∶1，在搅拌速度为900-950r/min，搅拌时间为12-17min的条件下进行充分混合，得到镁质干基；

(2)将镁质干基加水并使固液比为1∶20-25，在搅拌速度为50-70r/min，搅拌时间为

15-20min，温度为35-60℃的条件下进行水洗；

(3)将水洗后的镁质干基过滤，过滤时加水进行冲洗并控制固液比为1∶10-15，同时控制得到的镁质滤饼含水量在40-65％；

(4)将镁质滤饼在温度为200-220℃的条件下进行干燥；

(5)将干燥后的镁质滤饼在温度为700-900℃的条件下进行煅烧；

(6)将煅烧得到的镁质滤饼进行粉碎，粒度控制在320-800目，即得到镁质除氟剂。

2.根据权利要求1所述的一种饮用水镁质除氟剂的制备方法，其特征是所述的工艺步骤如下：(1)在捏合机中依次加入氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁，三者质量比例为3-4∶2-3∶1，在捏合机搅拌速度为930r/min，搅拌时间为15min的条件下进行充分混合，得到镁质干基；

(2)将镁质干基加水并使固液比为1∶20-25，在搅拌速度为60r/min，搅拌时间为

15-20min，温度为40-50℃的条件下进行水洗；

(3)将水洗后的镁质干基过滤，过滤时加水进行冲洗并控制固液比为1∶10-15，同时控制得到的镁质滤饼含水量在50-60％；

(4)将镁质滤饼在隧道干燥炉中、温度为200-220℃的条件下进行干燥；

(5)将干燥后的镁质滤饼在温度为750-800℃的条件下送入立式旋流动态煅烧炉中进行煅烧；

(6)将煅烧得到的镁质滤饼采用机械涡流粉碎机进行粉碎，粒度控制在320-800目，即得到镁质除氟剂。

3.根据权利要求1或2所述的一种饮用水镁质除氟剂的制备方法，其特征是步骤(2)和(3)中所用的水为反渗透处理水，其电导率≤10μs/cm。

说明书

一种饮用水镁质除氟剂的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种除氟剂的制备方法，具体为一种饮用水镁质除氟剂的制备方法。

背景技术

[0002] 氟是人体必须的微量元素之一，但人体吸收过量的氟会导致氟中毒，出现氟斑牙，氟骨症，消化功能障碍，骨骼软组织损害，关节变形瘫痪，丧失劳动能力，生活不能自理，人体肝、心、肾受损，男性精子数量减少等病状。根据有关资料报道，我国除上海、海南等个别省份及地区外，地方性饮用水氟中毒问题相当普遍，存在流行区域广、危害大、治理难的问题，目前已成为全球改善生态环境和地方病防治的重大课题。

[0003] 众所周知，人体氟中毒主要途径是饮用水的氟含量严重超标而导致。当前国内外饮用水除氟的措施和办法除“改水”以外的理化方法外，所应用的方法有：石灰石软化法、磷酸盐法、冰冻法、铝盐吸附法、骨碳吸附法、蛇纹石法、麦饭石法、电渗析法等，但这些方法在实际应用中都存在各自的缺点，例如用铝盐除氟，有研究显示，饮用水铝盐降氟地区人群血铝水平升高，对人群神经、肝、肾有一定损害；再如电渗析饮用水降氟，水中的正负离子全部降低，包括对人体有益的正负离子也会随之减少；而骨碳等活性碳降氟有时可造成国内外报道的“活性碳效应”即细菌繁殖而致的毒素效应，这是很难解决的氟中毒二次污染。总之上述方法降氟效果差，无法从根本上解决氟中毒二次污染和再生污染问题，而且应用方法比较复杂，投资及维护费用较大。因此，从源头上根治饮水型氟中毒病区的流行蔓延以及降低防治成本，使防治措施适应于病区经济支付能力，是目前亟待解决的重要问题。

发明内容

[0004] 本发明为了解决现有各种除氟剂产品在实际应用中存在降氟效果差、易引发二次污染以及防治成本高等问题，提供一种饮用水镁质除氟剂的制备方法。

[0005] 本发明是采用如下技术方案实现的：一种饮用水镁质除氟剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

[0006] (1)在搅拌设备中依次加入氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁，三者质量比例为3-4∶2-3∶1(即氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁的质量比例为3-4∶2-3∶1)，在搅拌速度为
900-950r/min，搅拌时间为12-17min的条件下进行充分混合，得到镁质干基；

[0007] (2)将镁质干基加水并使固液比为1∶20-25，在搅拌速度为50-70r/min，搅拌时间为15-20min，温度为35-60℃的条件下进行水洗；

[0008] (3)将水洗后的镁质干基过滤，过滤时加水进行冲洗并控制固液比为1∶10-15，同时控制得到的镁质滤饼含水量在40-65％；

[0009] (4)将镁质滤饼在温度为200-220℃的条件下进行干燥；

[0010] (5)将干燥后的镁质滤饼在温度为700-900℃的条件下进行煅烧；

[0011] (6)将煅烧得到的镁质滤饼进行粉碎，粒度控制在320目以下，即得到镁质除氟剂。

[0012] 本发明所述的最佳工艺步骤如下所示：(1)在捏合机中依次加入氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁，三者质量比例为3-4∶2-3∶1，在捏合机搅拌速度为930r/min，搅拌时间为15min的条件下进行充分混合，得到镁质干基；(2)将镁质干基加水并使固液比为1∶20-25，在搅拌速度为60r/min，搅拌时间为15-20min，温度为40-50℃的条件下进行水洗，设备选用搪玻璃反应釜；(3)将水洗后的镁质干基过滤，过滤时加水进行冲洗并控制固液比为1∶10-15，同时控制得到的镁质滤饼含水量在50-60％，设备选用带式过滤机或离心机；(4)将镁质滤饼在隧道干燥炉中、温度为200-220℃的条件下进行干燥；(5)将干燥后的镁质滤饼在温度为750-800℃的条件下送入立式旋流动态煅烧炉中进行煅烧；(6)将煅烧得到的镁质滤饼采用机械涡流粉碎机进行粉碎，粒度控制在320-800目，即得到镁质除氟剂。上述所用的设备均为现有公知产品，其中捏合机、立式旋流动态煅烧炉及机械涡流粉碎机为本发明经过多次试验，优选出来的设备，与本发明所述工艺相互配合，能大大提高产品的性能。

[0013] 上述步骤(2)和(3)中所用的水为反渗透处理水，其电导率≤10μs/cm，以此保证水洗镁质干基中可溶性盐类。

[0014] 本发明所述的镁质除氟剂的制备原料以及除氟机理如下所示：

[0015] 1、原料：

[0016] 氧化镁，分子式MgO，分子量40.30

[0017] 碳酸镁，分子式MgCO3，分子量84.30

[0018] 氢氧化镁，分子式Mg(OH)2，分子量56.30

[0019] 原料质量应符合行业一等品技术要求，As≤0.0002％、重金属(以Pb计)≤0.003％，应优于医药标准。

[0020] 2、除氟机理：

[0021] 本发明所述的镁质除氟剂是一种以氧化镁为主要成分的白色粉末，氧化镁(MgO)含量(以灼烧基计)≥96.5％，直接用于高氟饮用水的除氟，利用氧化镁雏晶表面价键的不2+ -
饱和性(即化学活性)及晶格畸变表面吸附不同析性基因原理，使Mg 易与F 结合，生成难溶于水的MgF2沉淀物，从而达到降氟、除氟的作用，其技术原理反应式如下：

[0022] F-+Mg2+→MgF2↓(主反应) (1)

[0023] F-+Ca2+→CaF2 ↓(次反应) (2)

[0024] 上述镁、钙离子对人体无害，对氟(F-)又有很强的亲合力，MgF2、CaF2也均安全无毒，都属不溶于水的化合物。

[0025] 工艺条件分析：

[0026] A、氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁质量比例(重量比)：三者物料的1％PH值顺序为氢氧化镁＞碳酸镁＞氧化镁。虽然在实际使用中为千分之一，从控制PH值来说是有利的。

[0027] B、水洗工艺条件的选择：氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁与水反应温度及时间越高越长，则生成Mg(OH)2，更重要的是颗粒变大，镁质活性降低，除氟容量降低；温度越低，则明显降低过滤速度。结合制备要求，本工艺优选固液比为1∶20-25，时间在15min-20min，温度为40-50℃条件下进行水洗为最佳工艺。

[0028] C、煅烧工艺条件的选择：煅烧温度越高，则将碳酸镁、氢氧化镁更完全地分解为氧化镁，更重要的镁质(氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁)颗粒变大，失去活性，降低除氟容量；温度越低，则镁质含量降低。本工艺优选750-800℃为最佳煅烧工艺温度。

[0029] 由本发明所述的制备方法制得的镁质除氟剂经山西省质量技术监督局化工产品质量监督检验站检验，所得的检测结果见表1所示，其检测报告见附件1，名称为检验报告，[0030]序号 检验项目 单位 检验结果
1 感观 无味白色轻松粉末
2 氧化镁(MgO)含量(以灼烧基计) ％ 97.6
3 灼烧失重 ％ 10.3
4 氧化钙(CaO)含量 ％ 0.94
5 三氧化二铁(Fe2O3)含量 ％ 0.051
6 盐酸不溶物 ％ 0.15
2-
7 硫酸盐(SO4 )含量 ％ 0.097
-
8 氯化物(Cl)含量 ％ 0.029
9 锰(Mn)含量 ％ 0.00035
10 筛余物(孔径：45μm) ％ 0.017
11 堆积密度 g/cm3 0.065
12 重金属(以Pb计) mg/kg 4.9
13 砷(As)含量 mg/kg 0.025
14 除氟容量 mg/g 3.0
15 饮用水添加本品后的卫生指标 符合GB5749要求

[0031] 此外，本发明为了验证该镁质除氟剂在实际应用中的效果及安全性，委托天津医科大学公共卫生学院对饮用水镁质除氟剂进行了生物学效应研究，研究结果报告显示，利用饮用水镁质除氟剂饮用水降氟，可减少机体氟暴露量，长期饮用无不良生物学效应，另外，经细胞遗传性试验(包括小鼠骨髓细胞微核实验，蚕豆细胞微核实验及Ames实验)，其结果呈阴性，证明该除氟剂是安全的，当降氟水中Mg残留量在85-350mg/L范围内时，对动物的脑功能无不良影响；饮用水镁质除氟剂饮水中镁残留可给高氟区人群适量补充镁，调整高氟暴露机体内的镁代谢平衡，对氟的近期和远期毒性均有拮抗作用。

[0032] 同时本发明所述的除氟剂已于2007年6月在平遥县香乐村成功试验，取得了良好的效果，具体结果见附件2，名称为用户报告。

[0033] 总之，与现有技术相比，本发明所述的镁质除氟剂，用工业氧化镁、氢氧化镁、碳酸镁为原料生产，以物理方法为主，无三废污染，目的是除掉含氟超标饮用水中的超标氟含量，除氟后所产生的沉淀物全部回收利用，能直接用于高氟饮用水的除氟，具有效率高、使用简单、制备方法独特、没有二次污染、无臭无毒，可因陋就简、因地制宜等显著特点，具有其它方法无可比拟的效应，能够从根本上使饮用水中的氟含量达标，同时不会有再生污染和副作用，既可减少机体氟的摄入，又可充分利用除氟后水中一定量的镁残留，给高氟区人体适量补镁，发挥正面对氟的拮抗作用，而且除氟效果不受高氟水PH值影响，生产工艺简单，成本较低，可大规模推广使用。

具体实施方式

[0034] 实施例1：

[0035] 一种饮用水镁质除氟剂的制备方法，包括以下工艺步骤：(1)在捏合机中依次加入氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁，三者质量比例为3∶2∶1，在捏合机搅拌速度为900r/min，搅拌时间为12min的条件下进行充分混合，得到镁质干基；(2)将镁质干基加水并使固液比为1∶20，在搅拌速度为50r/min，搅拌时间为15min，温度为35℃的条件下进行水洗，设备为搪玻璃反应釜；(3)将水洗后的镁质干基过滤，过滤时加水进行冲洗并控制固液比为1∶10，同时控制得到的镁质滤饼含水量在40％，设备选用带式过滤机或离心机；(4)将镁质滤饼在隧道干燥炉中、温度为200℃的条件下进行干燥；(5)将干燥后的镁质滤饼在温度为700℃的条件下送入立式旋流动态煅烧炉中进行煅烧；(6)将煅烧得到的镁质滤饼采用机械涡流粉碎机进行粉碎，粒度控制在450目，即得到镁质除氟剂。

[0036] 实施例2：

[0037] 一种饮用水镁质除氟剂的制备方法，包括以下工艺步骤：(1)在捏合机中依次加入氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁，三者质量比例为4∶3∶1，在捏合机搅拌速度为950r/min，搅拌时间为17min的条件下进行充分混合，得到镁质干基；(2)将镁质干基加水并使固液比为1∶25，在搅拌速度为70r/min，搅拌时间为20min，温度为60℃的条件下进行水洗，设备为搪玻璃反应釜；(3)将水洗后的镁质干基过滤，过滤时加水进行冲洗并控制固液比为1∶15，同时控制得到的镁质滤饼含水量在65％，设备选用带式过滤机或离心机；(4)将镁质滤饼在隧道干燥炉中、温度为220℃的条件下进行干燥；(5)将干燥后的镁质滤饼在温度为900℃的条件下送入立式旋流动态煅烧炉中进行煅烧；(6)将煅烧得到的镁质滤饼采用机械涡流粉碎机进行粉碎，粒度控制在600目，即得到镁质除氟剂。

[0038] 实施例3：

[0039] 一种饮用水镁质除氟剂的制备方法，包括以下工艺步骤：(1)在捏合机中依次加入氧化镁、碳酸镁、氢氧化镁，三者质量比例为3.5∶2.5∶1，在捏合机搅拌速度为920r/min，搅拌时间为16min的条件下进行充分混合，得到镁质干基；(2)将镁质干基加水并使固液比为1∶25，在搅拌速度为50r/min，搅拌时间为20min，温度为40℃的条件下进行水洗，设备为搪玻璃反应釜；(3)将水洗后的镁质干基过滤，过滤时加水进行冲洗并控制固液比