[发明专利]一种除氟药剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种含氟废水处理领域，尤其涉及具体涉及稀土元素化合物为主要成分的废水除氟药剂及制备方法。

背景技术

氟是人体必需的微量元素之一,饮用水适宜的氟质量浓度为0.5-1.0mg/L。当饮用水缺氟时,易患龋齿病;但若长期饮用氟质量浓度高于1.0mg/L的水,则会引起氟斑牙病;长期饮用氟质量浓度为3-6mg/L的水,会引起氟骨病。我国含氟地下水分布广泛,尤其是在西北干旱地区,约有七千万人饮用含氟量超标的水,导致不同程度的氟中毒。工业上,含氟矿石开采、金属冶炼、铝加工、焦炭、玻璃、电子、电镀、化肥、农药等行业排放的废水中常含有高浓度的氟化物,造成环境污染。除氟工艺研究一直是国内外环保及卫生领域的重要课题。

含氟废水，目前国内大多数生产厂尚无完善的处理设施，所排放的废水中氟含量超过国家排放标准，严重污染环境。按照国家污水综合排放标准，氟离子浓度应小于10mg/L，部分行业标准或特别排放区域的排放标准中氟离子浓度应小于2mg/L，饮用水标准要求氟离子浓度要求在1mg/L以下。目前国内外常用的废水除氟药剂大致分为两类，即钙盐沉淀法除氟药剂和吸附法除氟药剂。

钙盐主要有CaO、CaCl₂、Ca(OH)₂等、通过投加钙盐为主的化学药品，形成氟化钙沉淀或氟化钙被吸附于所形成的沉淀物中而共同沉淀。该方法简单、处理方便，费用低，但石灰溶解度低，只能以乳状液投加，且产生的CaF₂沉淀包裹在Ca(OH)₂颗粒的表面，使之不能被充分利用，因而用量大。处理后的废水中氟含量一般只能下降到20-50mg/L，不能达到《污水综合排放标准》中规定的一级标准。而且存在泥渣沉降缓慢，脱水困难，处理大流量排放物周期长，不适应连续处理连续排放等缺点。

吸附法除氟药剂主要有活性氧化铝、斜发沸石、活性氧化镁等，近年来，还报道了羟基磷灰石、氧化锆和氢氧化铈等氟吸附容量较高的吸附剂。常用的吸附剂如斜发沸石和活性氧化镁的氟吸附量较小在0.06-2.0mg/g，处理效果较差。羟基磷酸钙和活性氧化镁的氟吸附量达到3.5-10mg/g，但使用过程中易流失。而以稀土铈和镧为代表的稀土元素水合氧化物和稀土盐类对水中的氟、砷酸根等阴离子有较强的亲和力,因而以稀土元素为主要吸附成分的吸附剂,由于其吸附量大、污染小和操作方便得到了国内外的关注。稀土元素作为吸附剂的离子交换与吸附性质是由其表面羟基相关的质子化反应引起的，其除氟机理都是金属离子上的配位水与溶液中的F^-发生交换，且大多数的稀土用作吸附剂都是将稀土负载在大表面积纤维状的物质上，因为纤维状吸附剂具有较大的比表面积和较强的机械强度,而稀土与F-的配位能力强，所以结合使得稀土金属氧化物对水中的氟离子具有较高的吸附容量, 较强的吸附选择性，吸附剂氟吸附量达到30mg/g。

稀土类吸附剂，质子化反应仅为表面吸附且价格昂贵，虽然能够再生，但再生效果一般，处理成本极高。还有报道铝或钛等载体表面载带氢氧化铈的吸附剂对氟离子吸附效果较好，但无论何种吸附法，稀土化合物由于其独特的亲氟性, 不仅可以有效地去除水体中过量的氟, 同时可以改善常规滤料表面结构, 增加滤料表面吸附位, 对于水中其他的杂质的去除如重金属离子和部分无机离子也有很好的效果，因此均无法进行氟离子的选择性吸附，吸附剂的吸附效率较低，尤其当废水含有油类物质、有机污染物质时，吸附剂会迅速饱和、几乎无法正常工作。因此使用吸附剂进行除氟处理，成本昂贵、再生困难且使用时受废水中其它污染因子的条件限制，无法在生产实际中正常使用。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明目的在于提供一种稀土化合物为主要成分的除氟药剂，以及其制备方法，适用于废水中、低浓度氟离子污染因子的去除，其特点是除氟效果好且稳定，处理成本低，生成的氟化稀土可回收。

为解决上述现有技术存在的问题，达到所述目的，本发明采取的技术方案为：一种废水除氟药剂，其特征在于，所述除氟药剂中含有稀土元素。

进一步地，所述稀土元素为氯化稀土或碳酸稀土。

进一步地，所述氯化稀土形成的除氟药剂为水溶液，氯化稀土占除氟药剂总质量的1-65%，优选为5-10%，所述氯化稀土优选氯化镧、氯化铈、氯化镨或氯化钕。

进一步地，所述碳酸稀土形成的除氟药剂为粉末状，碳酸稀土占除氟药剂总质量：大于等于80%，且小于100%，所述碳酸稀土优选为碳酸镧、碳酸铈、碳酸镨或碳酸钕。

进一步地，所述除氟药剂中还含有聚丙烯酰胺，质量为除氟药剂总质量的0.1‰-1‰。