申请日2019.01.19
公开(公告)日2019.04.05
IPC分类号B01J20/12; B01J20/30; C02F1/28; C02F101/14
摘要
本发明公开了一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法，在一定温度和超声波的作用下，将单质铝和氯化铝溶液作为原料制成柱化剂，将制成的柱化剂加入一定浓度的膨润土溶液中，然后将一定量的铝柱撑膨润土溶液和亚微米活性氧化铝散于硫酸铝基液中，而形成的污染处理专用捕吸剂;该含氟废水处理专用捕吸剂的制作过程简单，膨润土原料丰富，容易获取，将其用于含氟废水处理，既可以治理环境污染，又可提高膨润土的综合经济效益，有很大的应用潜力。通过本发明的制备方法，能够使铝离子稳定的保持在膨润土层内，使得捕吸剂在废水处理过程中对氟离子表现出较强的吸附共沉淀性能，提高了废水处理中氟的去除效率。
权利要求书
1.一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法，其特征在于，所述含氟废水处理专用捕吸剂的制备工艺如下：在一定温度和超声波的作用下，将单质铝和氯化铝溶液作为原料制成柱化剂，将制成的柱化剂加入一定浓度的膨润土溶液中，然后将一定量的铝柱撑膨润土溶液和亚微米活性氧化铝散于硫酸铝基液中，而形成的含氟废水处理专用捕吸剂;
该制备方法基于制备装置实现，所述制备装置包括：超声波搅拌器、第一储料桶、第二储料桶、第三储料桶和水浴锅;
所述超声波搅拌器的搅拌杆插设与第一储料桶内，所述第一储料桶通过第一管道与第二储料桶连通连接，所述第二储料桶通过第二管道与第三储料桶连通连接，所述第二储料桶和第三储料桶上均安装有支撑架，支撑架上安装有电机，电机的输出在第二储料桶和第三储料桶内均安装有搅拌杆，所述第三储料桶通过第三管道与水浴锅连通连接;
所述含氟废水处理专用捕吸剂的制备步骤如下：
S1、将单质铝和氯化铝溶液作为原料倒入第一储料桶中;
S2、将超声波搅拌器的搅拌杆伸入第一储料筒中进行超声波搅拌，搅拌过程中控制第一储料桶的温度;
S3、当搅拌完全得到柱化剂后，将柱化剂导入第二储料桶中;
S4、在第二储料桶中加入0.5-1%浓度的膨润土溶液中，并进行搅拌得到铝柱撑膨润土溶液;
S5、将铝柱膨润土溶液导出，并将铝柱撑膨润土溶液和1-10%浓度的100nm-1.0um亚微米活性氧化铝导入第三储料桶中;
S6、在第三储料桶内倒入硫酸铝基液，使硫酸铝基液与铝柱膨润土溶液和1-10%浓度的100nm-1.0um亚微米活性氧化铝发生反应生成捕吸剂。
2.根据权利要求1所述的一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法，其特征在于,所述步骤S1中具体步骤如下:
S11、在第一储料桶内倒入氯化铝溶液，然后取不含杂质的铝块放入氯化铝溶液中，铝块与氯化铝溶液的配比为1:100。
3.根据权利要求1所述的一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中具体步骤如下：
S21、通过第一储料桶上的温控开关使第一储料桶加热;
S22、当温度传感器检测到第一储料桶内部溶液温度到达50℃-95℃时，关闭温控开关;
S23、启动超声波搅拌器，通过超声波搅拌器的搅拌杆对第一储料桶内部溶液进行搅拌，且搅拌杆产生的超声波对溶液进行影响;
S24、在高温和超声波的作用下铝块与氯化铝溶液反应生成(AL13)柱化剂。
4.根据权利要求1所述的一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中具体步骤如下：
S41、事先准备膨润土与水发生混合，从而形成浓度为0.5%-1%的膨润土溶液;
S42、当第一储料桶中的柱化剂导入第二储料桶中时，向第二储料桶中倒入0.5-1%浓度的膨润土溶液，其中膨润土溶液含铝量为5-9.5mmol/g;
S43、通过第一电机带动搅拌杆转动，通过搅拌杆的搅拌作用使柱化剂与膨润土溶液充分反应生成铝柱撑膨润土溶液(Al-bent)。
5.根据权利要求1所述的一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法，其特征在于，所述步骤S6的具体步骤如下：
S61、将铝柱撑膨润土溶液导入第三储料桶内，然后在第三储料桶内倒入硫酸铝基液;然后将1-10%浓度的100nm-1.0um亚微米活性氧化铝倒入第三储料桶;
S62、启动第二电机，通过电机的搅拌杆对第三储料桶内溶液进行搅拌;
S63、搅拌完全后将第三储料桶内溶液导入水浴锅中;
S64、将水浴锅开启至温度80℃，时间控制在2d对溶液进行老化,即可得到含氟废水处理专用捕吸剂。
6.根据权利要求1所述的一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法，其特征在于：所述第一储料桶装有超声波搅拌器的搅拌杆。
说明书
一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法
技术领域
本发明涉及废水处理技术领域，更具体地说，特别涉及一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法。
背景技术
工业产生的高浓度含氟废水,若直接排放,会导致本地区地下水氟含量增大,影响饮用水质量。人们长期饮用高氟水会产生腹泻、氟骨病等中毒现象。因此,必须对其进行处理使之达标排放。传统含氟废水的处理一般用氢氧化钙沉淀法,使钙离子与氟离子反应生成CaF2沉淀，来实现除去废水中氟的目的。该工艺简单方便，费用低，但是常用的氢氧化钙沉淀除氟法中生成的氟化钙沉淀会包裹在Ca(OH)2颗粒的表面，使之不能被充分利用，因此需要加入过量的Ca2+，但大量的钙盐混入污泥，不仅增加了污泥产生量，而且降低了含氟污泥的纯度，同时处理后的废水中氟含量仍在20mg/L以上，很难达到国家排放标准。絮凝沉淀法处理含氟废水过程虽然能进一步沉淀细微的颗粒物，但由于难溶氟化物溶解度的影响，处理后的废水中氟含量仍会在10mg/L以上，也难以达到国家排放标准要求。
根据我国《生活饮用水卫生规范》的规定饮用水含氟量≤1mg/L和现行的《无机化学工业污染物排放标准》的规定工业外排水≤6mg/L的规定，传统的化学沉淀法和絮凝沉淀法处理的废水中的氟含量很难再降低到上述标准。为进一步降低含氟废水中的氟离子浓度，目前的含氟废水处理工艺除这上述两类外，还有吸附法、离子交换树脂法、液膜法、反渗透法、电渗析法、共蒸馏法等，而在这些方法中，吸附法由于具有操作简单、成本低廉、方便易得等优点，成为最受关注的方法，而且在吸附研究中发现，红土、活性炭、粉煤灰、氧化铝、羟基磷酸钙、累托石等对氟离子都有一定的吸附作用，以粉末形态存在的这些材料来源广泛、成本低廉、容易再生、吸附容量大且效率较高，但由于其仅适用于低浓度的含氟废水的深度处理，并且难以在工业上长期稳定运行，部分吸附剂还会产生新的污染因子，如含磷化学物质的加入通常，在氟废水过程往往造成磷的超标排放，其应用受到限制。
膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性,膨润土也叫斑脱岩，皂土或膨土岩。我国开发使用膨润土的历史悠久，原来只是做为一种洗涤剂。(四川仁寿地区数百年前就有露天矿，当地人称膨润土为土粉)。真正被广泛使用却只有百来年历史。美国最早发现是在怀俄明州的古地层中，呈黄绿色的粘土，加水后能膨胀成糊状，后来人们就把凡是有这种性质的粘土，统称为膨润土。其实膨润土的主要矿物成分是蒙脱石，含量在85-90%，膨润土的一些性质也都是由蒙脱石所决定的。蒙脱石可呈各种颜色如黄绿、黄白、灰、白色等等。可以成致密块状，也可为松散的土状，用手指搓磨时有滑感，小块体加水后体积胀大数倍至20-30倍，在水中呈悬浮状，水少时呈糊状。蒙脱石的性质和它的化学成分和内部结构有关。因此开发这类新型除氟吸附材料具有较大实用价值。而且考虑到实际可操作性和经济因素,对以达标排放为主要目标的废水处理，也亟需研发一种高效处理含氟废水的方法，以克服传统工艺造成的废水不达标、对生产成本浪费等问题，这些对于含氟废水处理都具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种含氟废水处理专用捕吸剂的制备方法，所述含氟废水处理专用捕吸剂的制备工艺如下：在一定温度和超声波的作用下，将单质铝和氯化铝溶液作为原料制成柱化剂，将制成的柱化剂加入一定浓度的膨润土溶液中，然后将一定量的铝柱撑膨润土溶液和亚微米活性氧化铝散于硫酸铝基液中，而形成的污染处理专用捕吸剂;
该制备方法基于制备装置实现，所述制备装置包括：超声波搅拌器、第一储料桶、第二储料桶、第三储料桶和水浴锅;
所述超声波搅拌器的搅拌杆插设于第一储料桶内，所述第一储料桶通过第一管道与第二储料桶连通连接，所述第二储料桶通过第二管道与第三储料桶连通连接，所述第二储料桶和第三储料桶上均安装有支撑架，支撑架上安装有电机，电机的输出在第二储料桶和第三储料桶内均安装有搅拌杆，所述第三储料桶通过第三管道与水浴锅连通连接;
所述含氟废水处理专用捕吸剂的制备步骤如下：
S1、将单质铝和氯化铝溶液作为原料倒入第一储料桶中;
S2、将超声波搅拌器的搅拌杆伸入第一储料筒中进行超声波搅拌，搅拌过程中控制第一储料桶的温度;
S3、当搅拌完全得到柱化剂后，将柱化剂导入第二储料桶中;
S4、在第二储料桶中加入0.5-1%浓度的膨润土溶液中，并进行搅拌得到铝柱撑膨润土溶液;
S5、将铝柱膨润土溶液导出，并将铝柱撑膨润土溶液和1-10%浓度的100nm-1.0um亚微米活性氧化铝导入第三储料桶中;
S6、在第三储料桶内倒入硫酸铝基液，使硫酸铝基液与铝柱膨润土溶液和1-10%浓度的100nm-1.0um亚微米活性氧化铝发生反应生成捕吸剂。
优选地，所述步骤S1中具体步骤如下:
S11、在第一储料桶内倒入氯化铝溶液，然后取不含杂质的铝块放入氯化铝溶液中，铝块与氯化铝溶液的配比为1:100。
优选地，所述步骤S2中具体步骤如下：
S21、通过第一储料桶上的温控开关使第一储料桶加热;
S22、当温度传感器检测到第一储料桶内部溶液温度到达50℃-95℃时，关闭温控开关;
S23、启动超声波搅拌器，通过超声波搅拌器的搅拌杆对第一储料桶内部溶液进行搅拌，且搅拌杆产生的超声波对溶液进行影响;
S24、在高温和超声波的作用下铝块与氯化铝溶液反应生成(AL13)柱化剂。
优选地，所述步骤S4中具体步骤如下：
S41、事先准备膨润土与水发生混合，从而形成浓度为0.5%-1%的膨润土溶液;
S42、当第一储料桶中的柱化剂导入第二储料桶中时，向第二储料桶中倒入0.5-1%浓度的膨润土溶液，其中膨润土溶液含铝量为5-9.5mmol/g;
S43、通过电机带动搅拌杆转动使柱化剂与膨润土溶液充分反应生成铝柱撑膨润土溶液(Al-bent)。
优选地，所述步骤S6的具体步骤如下：
S61、将铝柱撑膨润土溶液导入第三储料桶内，然后在第三储料桶内倒入硫酸铝基液;然后将1-10%浓度的100nm-1.0um亚微米活性氧化铝倒入第三储料桶;
S62、通过电机带动搅拌杆对第三储料桶内溶液进行搅拌;
S63、搅拌完全后将第三储料桶内溶液导入水浴锅中;
S64、将水浴锅开启至温度80℃，时间控制在2d对溶液进行老化，即可得到含氟废水处理专用捕吸剂。
优选地，所述第一储料桶装有超声波搅拌器的搅拌杆，能对第一储料桶内部溶液中溶质的分散运动产生重大影响，极有利于柱化剂的生成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1)该含氟废水处理专用捕吸剂的制作过程简单，膨润土原料丰富，容易获取，将其用于含氟废水处理，既可以治理环境污染，又可提高膨润土的综合经济效益，有很大的应用潜力;
2)通过本发明的制备方法，能够使铝离子稳定地保持在膨润土层内，使得捕吸剂在废水处理过程中对氟离子表现出较强的吸附共沉淀性能，提高了废水处理中氟的去除效率。
