[发明专利]一种氟吸附剂以及从含氟水中脱除回收氟的方法

说明书

一种氟吸附剂以及从含氟水中脱除回收氟的方法，所述的吸附剂由金属元素Me的氧化物及其水合物与硅的氧化物及其水合物组成的混合物；所述吸附剂中[∑Me]/[Si]摩尔数之比为0.01‑100；所述金属元素Me选自能与氟形成氟氧化物的元素；吸附剂适用pH范围是0‑7；脱氟回收方法是将将含氟的水与吸附剂接触，吸附脱除水中的氟，脱氟率达到99.3％以上，过滤得到的负载吸附剂用碱解吸得再生吸附剂和含氟溶液，再生吸附剂返回吸附工序循环使用，含氟溶液加入含钠试剂结晶析出氟化钠，过滤得到的氟化钠结晶母液可返回负载吸附剂再生工序的循环利用。本发明吸附剂对氟的吸附率高、适用的pH值范围广，能将水中的F降至1mg/L以下，氟以氟化钠回收，变废为宝。本发明具有工艺简单，操作简便，清洁环保，除氟效果好等优点，适合含氟水中氟的脱除回收工业应用。

技术领域

本发明公布了一种氟吸附剂以及从含氟水中脱除回收氟的方法，属于化工、冶金、环保及饮用水技术领域。

背景技术

氟是一种非金属化学元素，化学符号F。氟化学性质活泼，它能与大多数的金属及非金属反应形成化合物。因此，氟在自然界分布极其广泛。氟是人体中不可或缺的微量元素之一，人体所需的氟可以从大气，食物和水中摄取。适量的氟可以帮助身体进行骨骼钙化，提高骨骼硬度。维持体内氟的含量对预防龋齿和老年人骨质疏松症、以及帮助青少年生长发育有着重要的作用。但长期摄取过量的氟可能会造成氟中毒。为此，国家规定工业生产排放的废水中F含量小于10mg/L，饮用水中氟含量小于1mg/L。

水中除氟的方法很多，其中主要有化学沉淀法、混凝沉降法及吸附法，另外还有膜分离法以及生化处理方法等。化学沉淀法是水中脱氟的常用方法之一，它是利用水中的F^-与钙盐、镁盐、铝盐、磷酸盐生成难溶的含氟化合物。混凝沉降法是处理含F^-废水应用最多的方法之一，该方法的基本原理是在含氟废水中加入混凝剂，在一定的pH条件下，形成氢氧化物胶体来吸附F^-。水中的氟采用化学沉淀法和混凝沉淀法处理，虽然都能满足国家排放标准，但处理过程要消耗大量的碱来中和其中的酸，这不仅成倍增加了含氟水的治理成本，而且导致氟资源的浪费，产生的含氟废弃物极易造成二次污染。吸附法一般是将吸附剂装入填充柱中，将原水的pH调至2-7，采用动态吸附的方式除去其中的无机F-。常见的吸附剂主要有活性氧化铝、分子筛、稀土吸附剂以及天然高分子吸附剂等。然而，这些吸附剂在pH<1的条件下都会被溶解，而在pH>8的条件下吸附上去的F又会被解吸下来。吸附法不仅其适用范围受pH条件限制，而且目前所用吸附剂对F的吸附容量都比较小，通常只有0.3-30mg/g。为此，人们也曾尝试过采用扩散渗析膜来分离含氟酸性废水中的氟与酸，但由于酸性废水中的氟主要以氢氟酸和络氟酸的形式存在，扩散渗析法不能将酸性废水中的氟与矿物酸有效分离，最后不得不仍然采用化学沉淀法或混凝沉淀法来处理含氟酸性废水。

为了实现含氟水中氟的资源化利用，最近，人们又开发出，先在酸性含氟废液中加入络氟剂，使其中的氟转化成氟硅酸，再加沉淀剂结晶析出氟硅酸盐的净化方法。然而，氟硅酸盐中溶解度最小的K₂SiF₆，室温(25℃)下其溶解度也还有～1.5g/L，即K₂SiF₆结晶母液中还含有1g/L左右的F。氟硅酸盐结晶法只能分离回收高浓度含氟废水中的氟，对低浓度含氟废水其无能为力。氟硅酸盐结晶法的最大缺陷是无法将含氟废水处理至达标排放。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组分配比合理、对氟的吸附率高、适用的pH值范围广的氟吸附剂。

本发明的另一目的在于提供一种工艺简单，操作简便，经济高效，节能环保的从含氟水中分离回收氟的方法。

本发明一种氟吸附剂，所述的吸附剂是由金属元素Me的氧化物及其水合物与硅的氧化物及其水合物组成的混合物；所述吸附剂中[∑Me]/[Si]摩尔数之比为0.01-100；所述金属元素Me选自能与氟形成氟氧化物的元素。