[发明专利]一种含氟废水高效络合的离子交换除氟方法

说明书

本发明公开了一种含氟废水高效络合的离子交换除氟方法，属于废水处理领域。它包括以下步骤：S1将含氟废水的pH值调节至3～6之间；S2在所述步骤S1处理后的废水中加入铝盐和氟硅酸，搅拌反应；S3将所述步骤S2处理后的溶液采用阴离子交换树脂吸附，得到吸附出水。采用本发明方案能够显著提高树脂吸附效率，且在其它竞争离子存在的条件下能够有效降低其他离子的干扰；同时，由于本发明是在酸性条件下进行，其在除氟过程中不产生固体废弃物，有利于在含氟废水的处理中进一步推广应用。

技术领域

本发明属于废水处理，更具体地说，涉及一种含氟废水的除氟方法。

背景技术

氟是原子量最小的卤素，位于元素周期表第2周期第ⅦA族。一定量的氟及其有机化物具有防龋齿的作用，但含量超过或低于允许范围，对人体会造成很大的危害。氟含量过高，会影响人体的钙、磷代谢，使人体的物质代谢与生理功能发生紊乱，从而造成氟骨症、斑齿等一系列中毒症状。研究人员对此作了比较深入的调查，确定了饮用水适宜的氟质量浓度为0.5～1.0mg/L。根据国家标准的要求，氟在空气中的含量应低于1mg/L，排放废水中的含量应低于10mg/L。

目前国内外常用的含氟废水处理技术大致分为：沉淀法、絮凝-混凝沉淀法、电絮凝法、吸附法、离子交换法、膜法等工艺。

沉淀法、絮凝-混凝沉淀法、电絮凝法主要是采用钙、铝等金属阳离子与氟离子在中性偏碱条件下形成络合物和难溶物，再通过固液分离将废水中的氟去除。在除氟的过程中需要将废水的pH调节至7～8，有时为了提高沉降效果会将pH调节至10以上。因此在除氟的过程中会产生大量的氢氧化物沉淀，导致在除氟过程中产生大量含氟固废，现场情况较差，固废的处理成本大幅度增加了除氟成本。

吸附法、离子交换法主要是利用多孔物质材料，将氟离子或络合态氟离子进行吸附或离子交换，从而将废水中的氟离子去除。在含氟废水中往往含有多种杂质离子共存，包括有机物、Cl^-、Na⁺、NO₃^-等杂质。当主要是以吸附原理除氟时，其吸附没有选择性，大量的有机物及杂质离子会占据材料的吸附容量，导致吸附效率较低；当采用离子交换为主要原理除氟时，废水中其他阴离子和(或)阳离子也会对树脂的吸附产生较大的影响，导致吸附-脱附的频率较高，并降低树脂吸附的除氟效率和吸附容量。

膜法主要是利用膜材料将氟离子与废水中的其他离子分离或者截留，主要的膜材料为纳滤膜、反渗透膜和电渗析膜，主要起到分离和浓缩的作用。其中的膜浓水由于杂质因子的浓度也随之升高，造成膜浓水的处理难度加大。

中国专利公开号为CN103274539A的现有技术中公开了基于铝基复合金属氧化物的除氟吸附材料的络合-凝聚-吸附去除水中氟化物的方法，其公开了一种络合-凝聚-吸附的除氟技术，首先通过控制适宜的pH值条件、铝盐的形态及其投量等，将水中游离态氟转化为络合态氟；之后引入氢氧化钙和铝盐实现凝聚过程并提供具有丰富表面羟基的活性吸附位点，从而通过凝聚和吸附作用将水中溶解态氟转化为颗粒态氟；之后水流经装填有基于铝基复合氧化物的除氟吸附材料的吸附固定床反应器进一步去除溶解态氟；最后，水流经过滤反应器去除吸附固定床反应器出水中包含的胶体、颗粒物等杂质。其利用F-Al体系形成氟铝络合物，丰富表面羟基的活性吸附位点，以提高氟的吸附效果和吸附效率。F^-能与Al³⁺等形成从AlF²⁺，AlF₂⁺，AlF₃到AlF₆^3-等共6种络合物，氟铝络合物的存在形态受两者的摩尔比、废水pH等因素的影响，其络合物的离子形式多变，只能采用吸附的方式去除，此时废水中的杂质离子对吸附材料的干扰较大，导致氟的吸附容量大幅度降低。

发明内容

1.要解决的问题