[发明专利]一种高铝粉煤灰除氟絮凝剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高铝粉煤灰除氟絮凝剂的制备方法，包括如下步骤：S1.浸出；S2.结晶洗涤；S3.氧化和熟化；S4.碱化聚合；本发明还公开了利用该方法制备的除氟絮凝剂及其应用。本发明整个工艺流程实现了高铝粉煤灰主要元素铝、铁及部分硅的综合利用，并开发出具有较高附加值的工业产品，为高铝粉煤灰的利用开辟了新的途径；本发明制备过程充分利用混合热、反应热，减少了能耗，提高了铝、铁、钛等絮凝有效元素浸取效率，且不向外排放废酸、废水，减少二次污染；本发明的除氟絮凝剂主要成分为羟基硅酸铝、羟基硅酸铁，除了原料高铝粉煤灰及常规酸、碱，不增加其它添加剂，成本低。

技术领域：

本发明涉及一种除氟絮凝剂及其制备方法和应用，尤其涉及一种高铝粉煤灰除氟絮凝剂及其制备方法和应用，属于固体废弃物综合利用及水处理技术领域。

背景技术：

我国是一个耗煤大国，粉煤灰的产量在今后十多年还有大量增长的趋势。目前，发达国家的粉煤灰利用率已高达50-60％，而我国目前的利用率仅为25％左右，且产品种类单一，主要为制造建材材料。因地制宜，大力推行粉煤灰的有效、多元及综合利用技术，不仅能解决环境污染问题，而且能够为地区经济发展提供一个新的增长点，是粉煤灰资源化利用的必经之路。

高铝粉煤灰是内蒙古中西部地区发现的一种粉煤灰新类型，特别是鄂尔多斯高原东北缘的准格尔煤田，煤中富铝矿物燃烧后产生的粉煤灰中氧化铝含量达到40％左右，相当于我国中级品位铝土矿中氧化铝的含量。粉煤灰基絮凝剂是一种新型的复合絮凝剂，无需进行严格的元素分离，粉煤灰中的铝、铁、硅、钛、钙等元素都是絮凝有效成分，是一种简单有效的利用方式。与普通铝盐或铁盐絮凝剂相比，粉煤灰基絮凝剂由于硅骨架的存在，分子量更大，网捕沉降性能更优，且由于铝、铁、钛、钙等的协同作用，该絮凝剂不仅可用于常规污水中的悬浮颗粒物的去除，对水中一些特定污染物如溶解性有机物、氟等也有较好的去除效果。

目前公开的粉煤灰制备絮凝剂技术中，存在铁、铝等有效成分浸出率低；耗酸、耗碱及耗水量大；需要额外添加其它有效成分；得到的絮凝剂絮凝效果一般；产生大量废液、废水、废渣，二次污染严重等问题。在实际操作过程中，由于粉煤灰细且轻，还存在酸浸过程中酸加入粉煤灰导致粉煤灰喷溅，导致实际操作困难。

相比已有的粉煤灰制备絮凝剂方法，需要开发一种条件温和，耗能较少，提取元素充分，二次污染少，经济、高效的高铝粉煤灰制备絮凝剂新方法。

此外，我国西部矿区大多属于高氟地层，煤炭开采使地层中的氟转移至地下水造成地下水及矿井水氟含量超标。为解决氟污染问题，当地环保部门要求矿井水经过处理后必须达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅲ类水规定的氟化物≤1mg/L的排放限值，使得煤炭行业环保压力巨大。

水处理除氟技术目前普遍使用的有氧化铝吸附法、离子交换树脂吸附法、反渗透膜法。其中氧化铝吸附法、离子交换树脂吸附法存在操作复杂，吸附饱和后再生困难；反渗透法存在投资成本高，运行维护费用高等问题。絮凝沉淀是目前最为广泛使用的水处理工艺单元之一，开发新型高效的除氟絮凝剂可在污水处理厂现有处理设施基础上，调整絮凝剂种类及用量，实现低成本除氟目的。

发明内容：

鉴于上述原因，本发明的目的在于克服已有技术的不足之处，提供一种利用高铝粉煤灰制备除氟絮凝剂的方法及应用，同时实现高铝粉煤灰高值化利用及控制水中氟浓度的目的。

本发明由如下技术方案实施：一种高铝粉煤灰除氟絮凝剂的制备方法，其包括如下步骤：S1.浸出；S2.结晶洗涤；S3.氧化和熟化；S4.碱化聚合；其中：

所述S1.浸出：将高铝粉煤灰和水连续缓慢加入酸性浸取剂中，在搅拌下反应一定时间后趁热过滤，得到滤液和滤渣；

所述S2.结晶洗涤：所述S1.浸出得到的滤液冷却，析出结晶物，分离后液体返回所述S1.浸出中作为原料继续浸出；将所述S1.浸出得到的滤渣用热水洗涤，得到残渣和洗液；