CN108383206A - 一种去除水中氟离子的复合剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种去除水中氟离子的复合剂，属于净水剂技术领域。本发明提出一种去除水中氟离子的复合剂，包含以下重量份的物质，明矾：40‑70份，膨润土：20‑30份，沸石吸附剂：10‑20份，水溶性钙盐：1‑15份，聚合硅酸铝絮凝剂：10‑20份，聚丙烯酸絮凝剂:0.2‑1份。本发明通过加入能够与氟离子形成沉淀的试剂使氟离子沉淀，同时加入多种絮凝剂有效提高氟离子的去除率、产生泥污量少等效果。有机絮凝剂和无机絮凝剂的混合使用能够彻底去除水中的氟离子、杂质等物质。

Description

一种去除水中氟离子的复合剂
技术领域
本发明涉及净水剂技术领域，尤其涉及一种去除水中氟离子的复合剂。
背景技术
氟是人体需要的微量元素，但是人体每日摄入量4mg以上就会造成中毒，损害健康。氟中毒是一种慢性、全身性疾病，但氟中毒的主要症状是氟斑牙和氟骨症。氟斑牙表面粗糙、着色、缺损，并容易脱落。比较严惩的是氟骨症，主要表现为骨质疏松、变性，极易产生骨折。氟还可沉积于关节中，造成骨质增生，韧带骨化，严重者出现骨骼变粗，关节僵硬，最后致人残废和瘫痪。此外，氟还会抑制人的肾上腺、生殖腺、甲状腺、胰腺功能，并损害人的消化系统、心血管系统，严重的氟中毒会导致高氟区居民丧失劳动力。饮用高氟水是患氟骨症的主要原因，氟中毒是一种严重危害人民健康的地方病。
饮水型氟中毒是中国氟中毒的最主要类型，患病人数也最多，高氟饮水主要分布在华北、西北、东北和黄淮海平原地区，包括了山东、河北、河南、天津、内蒙古、新疆、山西、陕西、宁夏、江苏、安徽、吉林等12个省份。这些高氟地区饮用水中氟含量高达5-10PPM，远超国家规定的1PPM标准。加之大量含氟废水排入环境（一般废水氟排放标准为≤10PPM），更加加剧了氟污染问题。
就目前而言，市场上常规除氟的技术有化学沉淀法（常用钙离子与氟离子形成氟化钙沉淀，包括诱导结晶沉淀），吸附法（如粉煤灰、膨润土、及羟基磷酸钙等），其它技术还有电渗析、电絮凝、离子交换、反渗透等。而其它技术不是投资很大就是处理效果不是很理想。
已公开的专利号为CN1326900A的韩国专利中公开了一种氟离子去除剂以及使用其处理含有氟离子的污水的方法。去除氟离子的去除剂，其含有：a）与碳酸钙反应的盐酸溶液，和b)一种聚偏磷酸钠和活性铝的混合物或其混合物的水溶液，或一种稀土元素组合物的水溶液，该发明可用于去除溶解与水溶液的氟离子，使其低于10ppm。该发明中絮凝剂为聚偏磷酸钠和活性铝的混合物，在絮凝沉降时没有专门的吸附剂，在去除水中的氟离子时形成的沉淀不易聚集沉淀，去除率低，在后期需要多道工序去除沉淀泥，才能有效的除去污水中的氟离子，工艺太过复杂，为了提高污水中氟离子的去除率还需要加入含有稀土元素的混合物，增加成本。
发明内容
为了解决现有技术中氟离子去除率低、去除含有氟离子的淤泥的工艺技术复杂的缺陷，本发明提出一种去除水中氟离子的复合剂，包含以下重量份的物质，明矾：40-70份，膨润土：20-30份，沸石吸附剂：10-20份，水溶性钙盐：1-15份，聚合硅酸铝絮凝剂：10-20份，聚丙烯酸絮凝剂: 0.2-1份。
明矾溶于水后电离产生了Al3+，Al3+与水电离产生的OHˉ结合生成了氢氧化铝，氢氧化铝胶体粒子带有正电荷，与带负电的泥沙胶粒相遇，彼此电荷被中和。失去了电荷的胶粒，很快就会聚结在一起，粒子越结越大，终于沉入水底。这样，水就变得清澈干净了。
优选的，所述复合剂包含以下重量份的物质，明矾：50-70份，膨润土：22-30份，沸石吸附剂：13-20份，水溶性钙盐：5-15份，聚合硅酸铝絮凝剂：15-20份，聚丙烯酸絮凝剂：0.5-1份。
优选的，所述复合剂包含以下重量份的物质，明矾：55份，膨润土：25份，沸石吸附剂：15份，水溶性钙盐：10份，聚合硅酸铝絮凝剂：17份，聚丙烯酸絮凝剂：0.6份。
水溶性钙盐在溶于水之后形成游离的钙离子，钙离子与污水中的氟离子发生反应生成沉淀，再通过膨润土、沸石吸附剂、聚合硅酸铝絮凝剂、聚丙烯酸絮凝剂的共同作用，形成的沉淀不断团聚，及时是细小的絮状物也能经过共同的絮凝作用沉淀，再经过滤，将氟离子从溶液中分离出来。
膨润土可作为浑浊水的澄清剂，被污染水的防水剂、污水处理剂等。用膨润土处理印染废水、煤气洗涤废水、味精厂等废水、废物，去除率达99.5％。
所述膨润土为经400-450℃焙烧活化以后的活化膨润土。将膨润土在400-450℃温度下焙烧，既能保证膨润土的结构不被破坏，又可使膨润土具有足够的活性，以便于有机物吸附或结合。同时，由于热活化对膨润土的结构有一定程度的影响，结构的活化可以使膨润土八面体中的金属阳离子部分溶出。
经过活化以后的膨润土对生成的沉淀或者絮状的沉淀物，以及水中的杂质的吸附性能得到很大的提高，增强污水中氟离子、杂质的去除率。
沸石吸附剂可以是经研磨以后的沸石粉，沸石表面粗糙和具有的多孔结构，使其具有较强的携载能力，不但能使物料均匀地吸附在表面，而且能吸附到孔穴和通道内，提高了物料的可利用性也大大改善混合的均匀性。同时能适当延长微量成份的释放时间更有利于动物吸收。另外，沸石可以按要求加工，加工成不同粒径的沸石粉。
所述聚合硅酸铝絮凝剂是一种无机絮凝剂，可以为聚合硅酸铝、聚合硅酸铝铁中的一种或两种。较优的，聚合硅酸铝絮凝剂可以为聚合硅酸铝。
所述可溶性钙盐可以为氯化钙，氯化钙水溶液中解离出钙离子和氟离子反应生成沉淀。
在本发明中聚丙烯酸絮凝剂作为有机絮凝剂，可以选用聚丙烯酸及其盐。
复合剂中还可以包括聚丙烯酰胺。在最后加入少许阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂（PAM，分子量大于1000万道尔顿，配制浓度为0.02%）进行絮凝沉淀。
作为本发明的优选方案，还可以加入膨胀珍珠岩，重量份为4-6份。珍珠岩的作用是增加吸附表面，提高絮凝剂的对沉淀的絮凝效果，有效提高对氟离子的去除率。
本发明通过加入能够与氟离子形成沉淀的试剂使氟离子沉淀，有机絮凝剂和无机絮凝剂的混合使用能够彻底去除水中的氟离子、杂质等物质，有效提高氟离子的去除率。
具体实施方式
实施例一
将原料明矾：40份，活化膨润土：20份，沸石粉：10份，氯化钙：1份，聚合硅酸铝：10份，用混合器混合均匀，再加入聚丙烯酸: 0.2份混合均匀。
取500毫升含72PPM氟离子的铝氧化清洗废水，用氢氧化钠调节pH至10，加入0.5克所制备的复合剂，搅拌反应约30分钟，然后加入少许阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂（PAM，分子量大于1000万道尔顿，配制浓度为0.02%）进行絮凝沉淀，取上清液进行氟含量测试。结果如下表。
实施例二
将原料明矾：70份，活化膨润土：30份，沸石粉：20份，氯化钙：15份，聚合硅酸铝铁：20份，用混合器混合均匀，再加入聚丙烯酸: 1份混合均匀。
取500毫升含72PPM氟离子的铝氧化清洗废水，用氢氧化钠调节pH至10，加入0.5克所制备的复合剂，搅拌反应约30分钟，然后加入少许阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂（PAM，分子量大于1000万道尔顿，配制浓度为0.02%）进行絮凝沉淀，取上清液进行氟含量测试。结果如下表。
实施例三
将原料明矾：50份，活化膨润土：22份，沸石粉：13份，氯化钙：5份，聚合硅酸铝铁：15份，用混合器混合均匀，再加入聚丙烯酸: 0.5份混合均匀。
取500毫升含72PPM氟离子的铝氧化清洗废水，用氢氧化钠调节pH至10，加入0.5克所制备的复合剂，搅拌反应约30分钟，然后加入少许阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂（PAM，分子量大于1000万道尔顿，配制浓度为0.02%）进行絮凝沉淀，取上清液进行氟含量测试。结果如下表。
实施例四
将原料明矾：55份，活化膨润土：25份，沸石粉：15份，氯化钙：10份，聚合硅酸铝铁：17份，珍珠岩4份，用混合器混合均匀，再加入聚丙烯酸: 0.6份混合均匀。
取500毫升含72PPM氟离子的铝氧化清洗废水，用氢氧化钠调节pH至10，加入0.5克所制备的复合剂，搅拌反应约30分钟，然后加入少许阴离子聚丙烯酰胺絮凝剂（PAM，分子量大于1000万道尔顿，配制浓度为0.02%）进行絮凝沉淀，取上清液进行氟含量测试。结果如下表。
实施例一至实施例四的测试结果看出，本发明的复合剂能够有效去除废水中氟离子，去除率都在99%以上，使用过程简单，所使用的原料成本低。本发明通过加入能够与氟离子形成沉淀的试剂使氟离子沉淀，同时加入多种絮凝剂有效提高氟离子的去除率、后期去除污泥的工序简单等效果。有机絮凝剂和无机絮凝剂的混合使用能够彻底去除水中的氟离子、杂质等物质。
本发明的复合剂除了可以去除氟离子外，还可以对废水中其它金属离子，如，铁、锌、锰、铜、镍、铬（三价）等离子有显著去除效果，并且也可减低化学需氧量，总磷及澄清废水。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种去除水中氟离子的复合剂，其特征在于，包含以下重量份的物质，
明矾：40-70份
膨润土：20-30份
沸石吸附剂：10-20份
水溶性钙盐：1-15份
聚合硅酸铝絮凝剂：10-20份
聚丙烯酸絮凝剂: 0.2-1份。
2.根据权利要求1所述的复合剂，其特征在于，包含以下重量份的物质，
明矾：50-70份
膨润土：22-30份
沸石吸附剂：13-20份
可溶性钙盐：5-15份
聚合硅酸铝絮凝剂：15-20份
聚丙烯酸絮凝剂: 0.5-1份。
3.根据权利要求1所述的复合剂，其特征在于，包含以下重量份的物质，
明矾：55份
膨润土：25份
沸石吸附剂：15份
可溶性钙盐：10份
聚合硅酸铝絮凝剂：17份
聚丙烯酸絮凝剂: 0.6份。
4.根据权利要求1所述的复合剂，其特征在于，所述膨润土为经400-450℃焙烧活化以后的活性膨润土。
5.根据权利要求1所述的复合剂，其特征在于，所述聚合硅酸铝絮凝剂为聚合硅酸铝、聚合硅酸铝铁中的一种或两种。
6.根据权利要求4所述的复合剂，其特征在于，所述聚合硅酸铝絮凝剂为聚合硅酸铝。
7.根据权利要求1所述的复合剂，其特征在于，所述可溶性钙盐为氯化钙。
8.根据权利要求1所述的复合剂，其特征在于，还包括聚丙烯酰胺。
9.根据权利要求1所述的复合剂，其特征在于，还包括珍珠岩，重量份为4-6份。
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