[发明专利]一种基于生物质固体废弃物的除氟材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物质固体废弃物的利用技术，具体涉及一种基于生物质固体废弃物的除氟材料制备方法，该除氟材料可高效去除一般工业废水与有色金属电沉积用电解液中的氟。属于水处理材料制备技术领域。

背景技术

我国的含氟废水具有成分复杂、水量大以及分布广等特点，含氟废水主要来自于氟化学工业、钢铁生产、铝电解与铝加工、制酸与含硫化肥生产、玻璃制品制造与加工、有色金属冶炼等行业，同时，在某些地区的地表水与地下水中的氟含量也严重超标。水体中高氟的存在，对人类的生产、生活环境造成了极大的危害。

为了降低氟的危害，人们开发了多种除氟技术，这些技术主要包括混凝沉淀法、吸附法、离子交换法以及膜分离法等。尽管这些技术在降低水体中氟含量方面有着积极的效果，但依然存在处理成本高、除氟剂制备需要消耗较多的资源、除氟剂用量大、产生二次污染、对不同PH值水体处理没有普适性等方面的缺陷。专利CN102259946A、CN102357357A与CN104324684A均可以获得不错的除氟效果，但采用了含Ti、Zr、Ce等元素的原料，导致这些除氟材料的成本高，并且只适用于处理中性水；专利CN1966407A公布了铝盐与磷酸盐对酸性锌电解液除氟的方法，但该法导致了电解液中有价元素锌的不小损失。

另一方面，我国是一个人口大国，也是一个生物质资源非常丰富的国家，由此也产生了大量包括餐厨垃圾以及动物排泄物等在内的生物质废料。生物质废料大都通过填埋、焚烧与堆肥等方式进行处理，这不仅占用了大量的土地资源，而且还可能产生二次污染，更为重要的是这些废弃物并没有得到高效利用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种工艺方法简单、操作方便、以生物质固体废弃物为主要原料制备除氟材料、提高生物质固体废弃物的利用价值的基于生物质固体废弃物的除氟材料的制备方法。

本发明一种基于生物质固体废弃物的除氟材料制备方法，包括下述步骤：

第一步：生物质粘结剂的制备

将秸秆在在8～10倍秸秆质量的水中浸泡至少1天后，添加不超过秸秆质量35％的熟石灰，搅拌均匀得到混合物，将混合物加热至沸腾，保温3～4h，得到黄色粘稠状物质，向黄色粘稠状物质中加入不超过其体积20％的磷酸、搅拌均匀，得到生物质粘结剂；

第二步：生物质固体废弃物的预处理

将生物质固体废弃物加入水中，配成液固比为1:1～1.2:1的料浆，并向料浆中加入占生物质固体废弃物质量0.5-1倍的可溶性无机盐，然后，将料浆置于密闭反应釜中，在100-150℃下保温40-60分钟后，打开反应釜的排料阀，使料浆从反应釜内喷爆至反应釜外的喷爆仓中，得到水热处理后料浆；待水热处理后料浆温度降至80-40℃，搅拌并调水热处理后料浆的PH值至6.5-7.5，过滤，滤渣在100-120℃热气流中干燥，得到预处理生物质固体废弃物干基料；滤液返回，用于配制料浆；

第三步，高温热处理

取第二步所得干基料与第一步的生物质粘结剂混合，搅拌均匀，得到混合料，待混合料中水的质量百分含量小于等于20％时，将混合料压制成型，得到成型坯，将成型坯置于高温炉中，在80-120℃烘烤1-2小时去除水分后，封闭炉门，在隔绝空气的条件下、于400-450℃保温30-120分钟，然后，随炉冷却至室温，得到基于生物质固体废弃物的除氟材料。

一种基于生物质固体废弃物的除氟材料制备方法，第一步中，秸秆的平均尺寸≤3mm；在水中浸泡1-3天，熟石灰的添加量为秸秆质量30～35％，磷酸的加入量占黄色粘稠状物质体积的10-20％。

一种基于生物质固体废弃物的除氟材料制备方法，第二步中，所述的生物质固体废弃物指餐厨垃圾、食品加工废弃物、生活垃圾中的有机物、动物粪便中的一种或几种按任意比率混合构成的固体混合物；生物质固体废弃物中水的质量百分含量≤10％，粒度≤3mm。

一种基于生物质固体废弃物的除氟材料制备方法，第二步中，可溶性无机盐由镁和铝的水溶性无机盐组成，其中，铝离子与镁离子的摩尔比为1:1-10:1。

一种基于生物质固体废弃物的除氟材料制备方法，所述镁和铝的水溶性无机盐中的阴离子为Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-中的任意一种。

一种基于生物质固体废弃物的除氟材料制备方法，第二步中，选用尿素或碳铵中的任意一种调水热处理后料浆的pH值。