一种用于深度处理工业含氟废水的除氟剂及除氟方法技术

本发明专利技术公开了一种用于深度处理工业含氟废水的除氟剂，采用如下方法制备而成：将稀土金属离子掺杂改性的纳米羟基磷灰石

【技术实现步骤摘要】
一种用于深度处理工业含氟废水的除氟剂及除氟方法


[0001]本专利技术涉及一种用于深度处理工业含氟废水的除氟剂，还涉及基于上述除氟剂的除氟方法
。

技术介绍

[0002]氟化物是重要的化工原料，广泛应用于电子
、
钢铁
、
金属冶炼
、
化肥
、
化工等诸多行业，例如，在半导体产业的产品生产过程中，其酸洗作业和湿法刻蚀等工序均使用氢氟酸
、
氟化铵等作为原料，进而产生含有氟离子的清洗废水与废液，这股含氟废水具有水量大
、
生物毒性强
、
水质呈酸性
(pH
约为1～
3)
等特点
。
[0003]传统含氟废水处理多采用钙盐沉淀法对氟化物进行处理，存在去除效果差
(
仅能将其去除到8～
10mg/L)、
水中残留的钙离子偏高对后续工艺造成损害等问题
。
目前，针对含氟废水的提标需求，通过投加除氟剂来提高氟化物的处理效果已成为含氟废水深度处理的重要途径
。
然而，目前市场上的除氟剂存在药剂质量良莠不齐
、
药剂纯度低
、
除氟效果不稳定
、
易导致管道结垢等问题，如专利
CN104841365B
中，制备的复合除氟剂中包括含
Mg
成分的矿物，其中
MgCO3的质量百分含量
≥50
％，此类除氟剂易导致镁类硬度离子偏高，长期使用会出现管道结垢等问题
。
[0004]此外，目前在含氟废水处理过程中，污水厂采用的投药方式多为人工投加除氟剂，虽然操作简单，设备投入成本低，但对人工经验的依赖性大，存在出水水质不稳定，超标风险高，药剂浪费，人工投入大，反馈严重滞后等问题
。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术目的旨在提供一种吸附率高
、
应用范围广
(
适应
pH
范围广
)、
处理效果好的除氟剂，本专利技术另一目的旨在提供基于上述除氟剂的除氟方法
。
[0006]本专利技术所述的用于深度处理工业含氟废水的除氟剂，采用如下方法制备而成：具体步骤为：
[0007](1)
将稀土金属离子掺杂改性的纳米羟基磷灰石
‑
蓝藻生物炭复合材料溶于
0.1M
的乙酸水溶液中，得到混合液
A
；混合液
A
中，复合材料的质量分数为8～
12
％；
[0008](2)
将聚合氯化铝铁
、
铝盐
、
铁盐溶解于去离子水中，
25℃
下搅拌
1h
后得到混合液
B
；混合液
B
中，聚合氯化铝铁的质量分数为8～
10
％；铝盐的质量分数为4～5％；铁盐的质量分数为4～5％；
[0009](3)
将混合液
B
加入到混合液
A
中，混合液
B
和混合液
A
的体积比为1：1，
25℃
下搅拌
3h
，充分混合后得到本专利技术的液态除氟剂
。
[0010]其中，步骤
(1)
中，所述稀土金属离子掺杂改性的纳米羟基磷灰石
‑
蓝藻生物炭复合材料以蓝藻生物炭为载体，先通过负载纳米羟基磷灰石得到纳米羟基磷灰石
‑
蓝藻生物炭，再通过溶胶
‑
凝胶法将稀土金属离子掺杂在纳米羟基磷灰石上得到；
[0011]具体为：
(1)
制备蓝藻生物炭：从江苏无锡太湖捞取新鲜蓝藻，用
500
目滤布进行藻
水分离，分离后先用去离子水清洗2～3遍，再于
105℃
烘箱中干燥
24h
，并将烘干的蓝藻研磨后过
50
目筛网，得到蓝藻粉末；将烘干的蓝藻粉末放入瓷舟中，之后置于真空管式炉中热解，热解步骤为：以
150mL/min
的条件通入氮气
1h
，排除装置内的氧气，当石英管内充满
N2后，将热解温度升至
400℃
，升温梯度为
10℃/min
，热解时间
90min
，之后以
20℃/min
的温度梯度升至
800℃
，热解时间
2h
，等待炉内温度冷却至室温后，关闭
N2，热解后的固体粉末即为蓝藻生物炭；
[0012](2)
分别以四水合硝酸钙
、
磷酸二氢铵及稀土金属盐为前驱体制备溶液，即取
23.6g
四水合硝酸钙
Ca(NO3)2·
4H2O
溶于
1L
去离子水中配置成浓度为
0.1M
的
Ca(NO3)2溶液；取
11.5g
磷酸二氢铵
NH4H2PO4溶于
1L
去离子水中配置成浓度为
0.1M
的
NH4H2PO4溶液；配置浓度为
0.1M
的稀土金属盐溶液
(
硝酸钕
、
氯化钕
、
硝酸镧
、
氯化镧
、
三氯化钪
、
硝酸钇
、
硝酸镨或氯化镨中的任意一种，例如，取
43.8g
六水合硝酸钕
Nd(NO3)
·
6H2O
溶于
1L
去离子水中配置成浓度为
0.1M
的
Nd(NO3)
溶液
)
；
[0013](3)
取
500g
蓝藻生物炭溶解于
0.1M
的
NH4H2PO4溶液中，并在
200rpm
下搅拌
24h
，之后在
4000rpm
下离心
5min
，离心后的样品用去离子水清洗2～3遍；
[0014](4)
将步骤
(3)
的样品溶解于浓度为
0.1M
的
Ca(NO3)2溶液中，并在
200rpm
下搅拌
24h
，之后在
4000rpm
下离心
5min
，离心后的样品用去离子水清洗2～3遍；
[0015](5)
将步骤
(4)
的样品溶解于浓度为
0.1M
的稀土金属盐溶液中，并置于水浴锅中加热本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于深度处理工业含氟废水的除氟剂，其特征在于，采用如下方法制备而成：具体步骤为：
(1)
将稀土金属离子掺杂改性的纳米羟基磷灰石
‑
蓝藻生物炭复合材料溶于乙酸水溶液中，得到混合液
A
；混合液
A
中，复合材料的质量分数为8～
12
％；
(2)
将聚合氯化铝铁
、
铝盐
、
铁盐溶解于去离子水中，搅拌后得到混合液
B
；混合液
B
中，聚合氯化铝铁的质量分数为8～
10
％；铝盐的质量分数为4～5％；铁盐的质量分数为4～5％；
(3)
将混合液
B
加入到混合液
A
中，混合液
B
和混合液
A
的体积比为1：1，搅拌后得到除氟剂
。2.
根据权利要求1所述的用于深度处理工业含氟废水的除氟剂，其特征在于：步骤
(1)
中，所述稀土金属离子掺杂改性的纳米羟基磷灰石
‑
蓝藻生物炭复合材料采用如下方法制备而成：以蓝藻生物炭为载体，先通过负载纳米羟基磷灰石得到纳米羟基磷灰石
‑
蓝藻生物炭，再通过溶胶
‑
凝胶法将稀土金属离子掺杂在纳米羟基磷灰石上得到
。3.
根据权利要求1所述的用于深度处理工业含氟废水的除氟剂，其特征在于：稀土金属离子为钕
、
钪
、
钇
、
镨或镧离子中的一种
。4.
根据权利要求1所述的用于深度处理工业含氟废水的除氟剂，其特征在于：步骤
(2)
中，所述铝盐为氯化铝
、
聚合氯化铝
、
硫酸铝或聚合硫酸铝中的一种，所述铁盐为氯化铁
、
聚合氯化铁
、
硫酸铁或聚合硫酸铁中的一种
。5.
基于权利要求1所述的除氟剂的除氟方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)
含氟废水自流入反应池中，通过加药控制系统向反应池中投加所需量的除氟剂，反应后废水自流至絮凝池；
(2)
在絮凝池中，通过硫酸加药泵和液碱加药泵向絮凝池中投加酸碱液使池中废水
pH
为
6.25
～
6.5
，然后再向絮凝池中投加絮凝剂进行絮凝反应，充分絮凝后进入沉淀槽；
(3)
在沉淀槽中沉淀后，测定沉淀槽排水口处氟化物浓度，若氟化物浓度小于排放标准
0.5ppm
，则直接排至放流槽中；若氟化物浓度大于排放标准
0.5ppm
，则通过回流泵回流至反应池入口重新处理
。6.
根据权利要求5所述的除氟方法，其特征在于：步骤
(1)
中，所述含氟废水为经过钙盐沉淀法处理后的废水，氟化物浓度
≤10mg/L
，含氟废水在反应池中的停留时间为
30min。7.
根据权利要求5所述的除氟方法，其特征在于：步骤
(1)
中，加药控制系统包括进水水质在线监测装置
、
出水水质在线监测装置
、
智能控制终端以及与智能控制终端连接的加药计量泵；进水水质在线监测装置用于监测反应池进水中氟离子浓度，出水水质在线监测装置用于监测反应池出水中氟离子浓度；其中，所述进水水质在线监测装置包括废水储存室
I、
强化检测剂储存室
I
和混合室
I
，废水储存室
I
和强化检测剂储存室
I
分别通过出水口与混合室
I
连接；废水通过反应池进水管支管进入废水储存室
I
，强化检测剂通过进液管进入强化检测剂储存室
I
，废水与强化检测剂的流量比为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊江磊，林娜娜，吴建华，高亚光，段文松，罗嘉豪，申季刚，李广鹏，冯骞，
申请(专利权)人：江苏中电创新环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：