CN109650482A - 一种废水高效除氟剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及废水除氟技术领域，更具体而言，涉及一种废水高效除氟剂及其制备方法，采用多种稀土金属盐联合无机金属盐共同制备而成。稀土金属盐在一定条件下形成羟基化，在多种金属盐的共同作用下分散，形成亲氟络合体，在絮凝剂作用下形成絮状团，直接沉淀下来，从而达到除氟效果，兼顾了化学沉淀、絮凝沉淀、吸附除氟技术的优势，无需额外投加钙盐，也无需额外投加絮凝剂及吸附剂。只需一套一体化废水处理设备即可满足除氟、除ss及其他有害物质的功效。无论是前期建设成本及占地面积，还是后期运营都得到极大的节约。

Description

一种废水高效除氟剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及废水除氟技术领域，更具体而言，涉及一种废水高效除氟剂及其制备方法。
背景技术
按照国家工业废水排放标准，氟离子浓度应小于10mg/L；对于饮用水，氟离子浓度要求在1mg／L以下。含氟废水的处理方法有多种，目前工程中应用最多的为化学沉淀、絮凝沉淀、吸附三种处理工艺。
化学沉淀法：对于高浓度含氟工业废水，一般采用钙盐沉淀法，即向废水中投加石灰，使氟离子与钙离子生成CaF2沉淀而除去。该工艺具有方法简单、处理方便、费用低等优点，但存在处理后出水很难达标、泥渣沉降缓慢且脱水困难等缺点，需要添加氯化钙或其它絮凝剂，使沉淀加速。
絮凝沉淀法：氟离子废水的絮凝沉淀法常用的絮凝剂为铝盐。铝盐投加到水中后，利用Al3+与F-的络合以及铝盐水解中间产物和最后生成的Al(OH)3矾花对氟离子的配体交换、物理吸附、卷扫作用去除水中的氟离子。与钙盐沉淀法相比，铝盐絮凝沉淀法具有药剂投加量少、处理量大、一次处理后可达国家排放标准的优点，但其对高浓度含氟水除氟效果差，处理后水中硫酸根浓度偏高；
吸附法：用于除氟的常用吸附剂主要有活性氧化铝、斜发沸石、活性氧化镁，近年来还报道了氟吸附容量较高的羟基磷灰石、氧化锆等。利用这些吸附剂可将氟浓度为10mg/L的废水处理到1mg/L以下，达到饮用水的标准。吸附法一般将吸附剂装入填充柱，采用动态吸附方式进行，操作简便，除氟效果稳定，但需要加特殊的处理剂和设置特定设备，处理费用往往高于沉淀法，且操作复杂，存在吸附容量低、处理量小的缺点。
含氟废水的处理最大痛点在于低含氟废水的深度处理。在低氟废水的处理中，目前比较常用的方法为吸附。但如前文所述，吸附方法除氟存在几个方面的问题，（1）初始建设成本高；（2）运营烦琐-滤料存在饱和吸附需要再生问题，同时再生过程中产生的浓水需要建设另一套处理设施；（3）后期运营过程中滤料存在损失，需要及时补充；（4）在滤料出现饱和吸附及滤料损失情况下，出水质量不稳定；（5）进水要求较高，过滤时间需要充足保证，能效有限。因此有必要开发一种将化学沉淀、絮凝及吸附手段有机结合的废水除氟方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种废水高效除氟剂及其制备方法
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
一种废水高效除氟剂，由A、B两种组分组成，所述A组分包括氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪，所述B组分包括硫酸铝、氯化铁、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化硅、氢氧化钠、氢氧化钾；所述A组分与B组分的质量比为1:1。
进一步地，所述氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪的质量比为2.5：0.5：3.3：3：0.7。
进一步地，所述氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪的质量比为4.5：1：2.1：2：0.4。
进一步地，所述硫酸铝、氯化铁、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化硅、氢氧化钠、氢氧化钾的质量比为4：0.5：2：1：1.5：0.5：0.5。
一种废水高效除氟剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将A组分：氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪按质量比2.5：0.5：3.3：3：0.7或4.5：1：2.1：2：0.4称量混合，溶入质量为A组分混合物质量三倍的纯净水中制备稀土溶液；
S2、将B组分：硫酸铝、氯化铁、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化硅、氢氧化钠、氢氧化钾按质量比4：0.5：2：1：1.5：0.5：0.5称量混合，倒入S1中稀土溶液；
S3、于低温低压下反应1.5小时；
S4、在温度为20-30℃，压力为0.1-0.12MPa环境下干燥；
S5、研磨至粒度为80-200目、装袋，即为成品。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：
本发明提供了一种废水高效除氟剂及其制备方法，采用多种稀土金属盐联合无机金属盐共同制备而成。采用了复配的成分与最优的成分配，稀土金属盐在一定条件下形成羟基化，在多种金属盐的共同作用下分散，形成亲氟络合体，在絮凝剂作用下形成絮状团，直接沉淀下来，从而达到除氟效果，在保证环保、低成本的前提下，将除氟剂的作用发挥到最大；采用了特定的制备工艺，保证了的最优状态，同时，并经过低温低压处理，使得各组分之间有更好的协同增效的作用。通过本发明提供的制备方法所制备的废水高效除氟剂兼顾了化学沉淀、絮凝沉淀、吸附除氟技术的优势，无需额外投加钙盐，也无需额外投加絮凝剂及吸附剂。只需一套一体化废水处理设备即可满足除氟、除ss及其他有害物质的功效。无论是前期建设成本及占地面积，还是后期运营都得到极大的节约。
具体实施方式
下面将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。
一种废水高效除氟剂，由A、B两种组分组成，所述A组分包括氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪，所述B组分包括硫酸铝、氯化铁、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化硅、氢氧化钠、氢氧化钾；所述A组分与B组分的质量比为1:1。
在本实施例中，所述氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪的质量比为2.5：0.5：3.3：3：0.7。
在本实施例中，所述氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪的质量比为4.5：1：2.1：2：0.4。
在本实施例中，所述硫酸铝、氯化铁、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化硅、氢氧化钠、氢氧化钾的质量比为4：0.5：2：1：1.5：0.5：0.5。
一种废水高效除氟剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将A组分：氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪按质量比2.5：0.5：3.3：3：0.7或4.5：1：2.1：2：0.4称量混合，溶入质量为A组分混合物质量三倍的纯净水中制备稀土溶液；
S2、将B组分：硫酸铝、氯化铁、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化硅、氢氧化钠、氢氧化钾按质量比4：0.5：2：1：1.5：0.5：0.5称量混合，倒入S1中稀土溶液；
S3、于低温低压下反应1.5小时；
S4、在温度为20-30℃，压力为0.1-0.12MPa环境下干燥；
S5、研磨至粒度为80-200目、装袋，即为成品。
将上述方法制备的废水高效除氟剂进行实验：
实验一：原水氟含量3.36mg/l，采用高效除氟剂200ppm处理，氟含量为0.78mg/l。
实验二：原水含氟2.55 mg/l，采用高效除氟剂150 ppm处理，氟含量为0.36 mg/l达到地表三类水排放标准。
上述方法制备的废水高效除氟剂与常规除氟药剂效果对照如下表所示：
药剂 去除效率 备注
废水高效除氟剂 10-15mg/g 效果稳定
活性氧化铝 0.06mg/g 效果不稳定，后期需活化
羟基磷酸钙 3.0mg/g 效果不稳定
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种废水高效除氟剂，其特征在于：由A、B两种组分组成，所述A组分包括氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪，所述B组分包括硫酸铝、氯化铁、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化硅、氢氧化钠、氢氧化钾；所述A组分与B组分的质量比为1:1。
2.根据权利要求1所述的一种废水高效除氟剂，其特征在于：所述氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪的质量比为2.5：0.5：3.3：3：0.7。
3.根据权利要求1所述的一种废水高效除氟剂，其特征在于：所述氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪的质量比为4.5：1：2.1：2：0.4。
4.根据权利要求1所述的一种废水高效除氟剂，其特征在于：所述硫酸铝、氯化铁、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化硅、氢氧化钠、氢氧化钾的质量比为4：0.5：2：1：1.5：0.5：0.5。
5.一种废水高效除氟剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将A组分：氯化镧、氯化铈、氯化锆、氯化钇、氯化钪按质量比2.5：0.5：3.3：3：0.7或4.5：1：2.1：2：0.4称量混合，溶入质量为A组分混合物质量三倍的纯净水中制备稀土溶液；
S2、将B组分：硫酸铝、氯化铁、氢氧化钙、氢氧化镁、氧化硅、氢氧化钠、氢氧化钾按质量比4：0.5：2：1：1.5：0.5：0.5称量混合，倒入S1中稀土溶液；
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