CN112777703A - 一种新型的除氟材料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型的除氟材料及其制备工艺，除氟材料按重量份数包括煅烧煤矸石35‑50份、氧化铝球5‑12份、铝盐25‑30份、氯化铁8‑13份、聚二甲基二烯丙基氯化铵2‑5份、水玻璃120‑170份，发泡剂1‑3份和稳泡剂0.5‑2份，本发明通过铝盐、氯化铁和聚二甲基二烯丙基氯化铵组合可以促使游离态氟形成絮凝物，并通过煅烧煤矸石和氧化铝球的活性特性对絮凝物进行快速吸附，提高了除氟材料的除氟性能。
Description
技术领域
本发明涉及除氟技术领域，尤其涉及一种新型的除氟材料及其制备工艺。
背景技术
氟化物是许多化工产品不可或缺的生产原料，在钢铁冶炼、煤化工、电镀等行业应用量巨大，随之而来的，是在铝型及化肥的生产加工过程中，往往会产生大量含氟废水。国家《污水综合排放标准》一级排放标准中规定氟离子浓度小于10mg/L，国家《石油化学工业污染物排放标准》排放限值为20mg/L，地面水氟最高容许浓度为1mg/L，很多地方及工厂直排的标准也规定氟离子浓度小于1mg/L。
现有技术应用最为普遍的是传统的石灰沉淀工艺，该工艺通常使用一级或二级沉淀法对含氟废水进行有效的净化去除，但其缺点是生成的CaF2沉淀会包裹在Ca(OH)2颗粒表面，使得钙盐利用效率降低，沉淀物形成的速率偏慢，沉淀物的沉降特性较差；且其对氟离子的去除不彻底，无法达到环保标准，通常仅适用含氟浓度20mg/L以上废水除氟，存在含氟处理极限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的除氟材料及其制备工艺，除氟材料可以更加快速有效的吸附游离态氟和其絮凝物，实现含氟载体物(颗粒物)的吸附。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种新型的除氟材料，按重量份数包括如下组分，煅烧煤矸石35-50份、氧化铝球5-12份、铝盐25-30份、氯化铁8-13份、聚二甲基二烯丙基氯化铵2-5份、水玻璃120-170份，发泡剂1-3份和稳泡剂0.5-2份。
作为进一步的优化，所述煅烧煤矸石的粒度为220-280目。
作为进一步的优化，所述氧化铝球的粒径为1-2mm。
作为进一步的优化，所述铝盐为聚合氯化铝、硫酸铝、偏铝酸钠的复配物，其质量比为6:(0.5-1):(0.5-1)。
作为进一步的优化，所述水玻璃的模数为1.2-2.2，且水玻璃中SiO2的质量分数为15％-20％。
作为进一步的优化，所述发泡剂为双氧水，其质量浓度为25％-30％。
作为进一步的优化，所述稳泡剂为硬脂酸钙。
本发明还提供一种新型的除氟材料的制备工艺，包括如下步骤，S1)准确称取各组分原料；
S2)将煅烧煤矸石、氧化铝球、铝盐、氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和稳泡剂混合均匀，加入到水玻璃中搅拌均匀，制得预混物；
S3)在预混物中加入发泡剂，搅拌均匀制得混合料浆；
S4)将混合料浆进行成型处理和养护，制得新型的除氟材料。
作为进一步的优化，S2中搅拌速度为180-200r/min，搅拌时间为5-10min；S3中搅拌的速度为600-800r/min，搅拌时间为1-2min。
作为进一步的优化，S4中混合料浆注入模具中进行成型处理，室温下静止24-48h，养护温度为40-60℃，养护时间为14-28d，湿度为85％-90％。
与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：
1.铝盐主要起到吸附絮凝作用，其具有高电荷密度和中聚合度，促使其羟基位点快速与废水中的F-络合形成稳定的配合物，同时因正电荷密度降低，可加速配合物聚集沉淀，实现游离态氟向颗粒态氟的转化；氯化铁具有吸附絮凝作用，同时可以改变絮体结构，提高絮体自身比重，提高沉降效率；聚二甲基二烯丙基氯化铵作为强助凝剂，通过其自身的吸附架桥、网捕卷扫的作用使形成的含氟固态颗粒物之间相互吸附，快速凝聚为大的絮凝体，同时利用絮凝体对氟离子产生强吸附作用实现对氟离子的协同进一步去除，通过增大絮凝体比重实现快速沉降；
2.煅烧煤矸石和氧化铝球以其活性特性可以更加快速有效的吸附游离态氟和其絮凝物，实现含氟载体物(颗粒物)的吸附，具有优异的除氟效果。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
一种新型的除氟材料，按重量份数包括如下组分，煅烧煤矸石42份、氧化铝球8份、聚合氯化铝24份、硫酸铝3份、偏铝酸钠3份、氯化铁9份、聚二甲基二烯丙基氯化铵5份、水玻璃150份，硬脂酸钙2份和稳泡剂1份。
其制备方法为：S1)准确称取各组分原料，其中煅烧煤矸石的粒度为255目，氧化铝球的粒径为1mm，水玻璃的模数为1.8；S2)将煅烧煤矸石、氧化铝球、聚合氯化铝、硫酸铝、偏铝酸钠、氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和稳泡剂混合均匀，加入到水玻璃中搅拌均匀，搅拌速度为180-200r/min，搅拌时间为5-10min，制得预混物；S3)在预混物中加入硬脂酸钙，搅拌均匀，搅拌的速度为600-800r/min，搅拌时间为1-2min，制得混合料浆；S4)将混合料浆进行成型处理和养护，室温下静止24-48h，养护温度40-60℃，养护时间14-28d，湿度85％-90％，制得新型的除氟材料。
实施例2
一种新型的除氟材料，按重量份数包括如下组分，煅烧煤矸石48份、氧化铝球6份、聚合氯化铝23份、硫酸铝3份、偏铝酸钠2份、氯化铁8份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3份、水玻璃160份，硬脂酸钙2份和稳泡剂2份。
其制备方法为：S1)准确称取各组分原料，其中煅烧煤矸石的粒度为260目，氧化铝球的粒径为1mm，水玻璃的模数为1.8；S2)将煅烧煤矸石、氧化铝球、聚合氯化铝、硫酸铝、偏铝酸钠、氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和稳泡剂混合均匀，加入到水玻璃中搅拌均匀，搅拌速度为180-200r/min，搅拌时间为5-10min，制得预混物；S3)在预混物中加入硬脂酸钙，搅拌均匀，搅拌的速度为600-800r/min，搅拌时间为1-2min，制得混合料浆；S4)将混合料浆进行成型处理和养护，室温下静止24-48h，养护温度40-60℃，养护时间14-28d，湿度85％-90％，制得新型的除氟材料。
实施例3
一种新型的除氟材料，按重量份数包括如下组分，煅烧煤矸石37份、氧化铝球12份、聚合氯化铝21份、硫酸铝2份、偏铝酸钠3份、氯化铁13份、聚二甲基二烯丙基氯化铵3份、水玻璃160份，硬脂酸钙3份和稳泡剂2份。
其制备方法为：S1)准确称取各组分原料，其中煅烧煤矸石的粒度为270目，氧化铝球的粒径为2mm，水玻璃的模数为1.8；S2)将煅烧煤矸石、氧化铝球、聚合氯化铝、硫酸铝、偏铝酸钠、氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和稳泡剂混合均匀，加入到水玻璃中搅拌均匀，搅拌速度为180-200r/min，搅拌时间为5-10min，制得预混物；S3)在预混物中加入硬脂酸钙，搅拌均匀，搅拌的速度为600-800r/min，搅拌时间为1-2min，制得混合料浆；S4)将混合料浆进行成型处理和养护，室温下静止24-48h，养护温度40-60℃，养护时间14-28d，湿度85％-90％，制得新型的除氟材料。
实施例4
一种新型的除氟材料，按重量份数包括如下组分，煅烧煤矸石40份、氧化铝球9份、聚合氯化铝22份、硫酸铝3份、偏铝酸钠2份、氯化铁10份、聚二甲基二烯丙基氯化铵4份、水玻璃155份，硬脂酸钙1份和稳泡剂1份。
其制备方法为：S1)准确称取各组分原料，其中煅烧煤矸石的粒度为260目，氧化铝球的粒径为2mm，水玻璃的模数为1.8；S2)将煅烧煤矸石、氧化铝球、聚合氯化铝、硫酸铝、偏铝酸钠、氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和稳泡剂混合均匀，加入到水玻璃中搅拌均匀，搅拌速度为180-200r/min，搅拌时间为5-10min，制得预混物；S3)在预混物中加入硬脂酸钙，搅拌均匀，搅拌的速度为600-800r/min，搅拌时间为1-2min，制得混合料浆；S4)将混合料浆进行成型处理和养护，室温下静止24-48h，养护温度40-60℃，养护时间14-28d，湿度85％-90％，制得新型的除氟材料。
应用实施例
分别采用实施例1至4制得的新型的除氟材料对含氟废水(含氟浓度≤20mg/L)进行处理，具体处理步骤为：向四个烧杯内分别等量加入1L待处理含氟废水，各自加入除氟材料，在转速150r/min条件下分别搅拌5min、10min、15min、20min、25min，随后统一进行静置沉降10min，然后取上清液分别检测其含氟浓度(mg/L)，检测方法为：《水质氟化物的测定氟试剂分光光度法》(HJ488-2009)，各检测液的检测结果如下表所示。
| 5min | 10min | 15min | 20min | 25min | |
| 实施例1 | 9.326 | 3.396 | 1.421 | 0.683 | 0.678 |
| 实施例2 | 9.178 | 3.223 | 1.392 | 0.676 | 0.671 |
| 实施例3 | 9.425 | 3.391 | 1.405 | 0.689 | 0.682 |
| 实施例4 | 9.239 | 3.287 | 1.399 | 0.681 | 0.679 |
由上述结果可知，本发明制备的新型的除氟材料，经搅拌反应20分钟后即可具有较高的除氟率，出水中氟含量可达到一级排放标准，不仅除氟速率高，且除氟效果明显。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种新型的除氟材料，其特征在于，按重量份数包括如下组分，煅烧煤矸石35-50份、氧化铝球5-12份、铝盐25-30份、氯化铁8-13份、聚二甲基二烯丙基氯化铵2-5份、水玻璃120-170份，发泡剂1-3份和稳泡剂0.5-2份。
2.根据权利要求1所述的新型的除氟材料，其特征在于，所述煅烧煤矸石的粒度为220-280目。
3.根据权利要求1所述的新型的除氟材料，其特征在于，所述氧化铝球的粒径为1-2mm。
4.根据权利要求1所述的新型的除氟材料，其特征在于，所述铝盐为聚合氯化铝、硫酸铝、偏铝酸钠的复配物，其质量比为6:(0.5-1):(0.5-1)。
5.根据权利要求1所述的新型的除氟材料，其特征在于，所述水玻璃的模数为1.2-2.2，且水玻璃中SiO2的质量分数为15%-20%。
6.根据权利要求1所述的新型的除氟材料，其特征在于，所述发泡剂为双氧水，其质量浓度为25%-30%。
7.根据权利要求1所述的新型的除氟材料，其特征在于，所述稳泡剂为硬脂酸钙。
8.一种根据权利要求1至7任意一项所述的新型的除氟材料的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤，
S1)准确称取各组分原料；
S2)将煅烧煤矸石、氧化铝球、铝盐、氯化铁、聚二甲基二烯丙基氯化铵和稳泡剂混合均匀，加入到水玻璃中搅拌均匀，制得预混物；
S3)在预混物中加入发泡剂，搅拌均匀制得混合料浆；
S4)将混合料浆进行成型处理和养护，制得新型的除氟材料。
9.根据权利要求8所述的新型的除氟材料的制备工艺，其特征在于，S2中搅拌速度为180-200r/min，搅拌时间为5-10min；S3中搅拌的速度为600-800r/min，搅拌时间为1-2min。
10.根据权利要求8所述的新型的除氟材料的制备工艺，其特征在于，S4中混合料浆注入模具中进行成型处理，室温下静止24-48h，养护温度为40-60℃，养护时间为14-28d，湿度为85%-90%。
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2020
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