公布日：2023.12.29
申請(qǐng)日：2023.11.29
分類號(hào)：C02F1/52(2023.01)I;C02F1/56(2023.01)I;C02F1/66(2023.01)I;C02F101/14(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供一種焦化廢水液體除氟劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于焦化廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，所述焦化廢水液體除氟劑是利用稀硫酸溶解鳥糞石后，加入聚合硫酸鐵制成溶液A；將三氯化鋁水溶液、氯化羥鋁水溶液、硫酸鋁水溶液混合、加熱后，加入溶液A進(jìn)行反應(yīng)，冷卻至室溫，即得所述焦化廢水液體除氟劑；所述焦化廢水液體除氟劑用于處理焦化廢水中的氟離子。本發(fā)明針對(duì)焦化廢水難處理特點(diǎn)研發(fā)出的焦化廢水專用的焦化廢水液體除氟劑，能夠直接投加至焦化廢水中進(jìn)行除氟，無需固體溶藥環(huán)節(jié)，具有便于投加、減少人工、產(chǎn)泥量少、成本低、除氟效率高、不引入其它雜質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種焦化廢水液體除氟劑，其特征在于，以重量份數(shù)計(jì)，制成所述焦化廢水液體除氟劑的有效成分的原料包括：聚合硫酸鐵5~18份、三氯化鋁水溶液10~35份、氯化羥鋁水溶液10~35份、硫酸鋁水溶液15~28份、鳥糞石3~15份和稀硫酸9~45份；三氯化鋁水溶液的濃度為22~24wt%、氯化羥鋁水溶液的濃度為49~51wt%、硫酸鋁水溶液的濃度為24~26wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焦化廢水液體除氟劑，其特征在于，稀硫酸的濃度為28~32wt%。
3.一種權(quán)利要求1或2所述的焦化廢水液體除氟劑的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：S1、取稀硫酸加入鳥糞石，加熱溶解，然后加入聚合硫酸鐵溶解，得溶液A；S2、取三氯化鋁水溶液、氯化羥鋁水溶液、硫酸鋁水溶液充分混合，加熱，然后加入溶液A進(jìn)行反應(yīng)，冷卻至室溫，即得所述焦化廢水液體除氟劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焦化廢水液體除氟劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中，溶解的溫度為50~65℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的焦化廢水液體除氟劑的制備方法，其特征在于，步驟S2中，反應(yīng)的溫度為70~80℃、時(shí)間為1h以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的焦化廢水液體除氟劑的制備方法，其特征在于，步驟S1中，鳥糞石的粒徑≤0.075mm。
7.權(quán)利要求1或2所述的焦化廢水液體除氟劑在焦化廢水處理過程中的應(yīng)用，其特征在于，所述應(yīng)用是取所述焦化廢水液體除氟劑加至待處理的焦化廢水中，攪拌反應(yīng)，然后加入陽離子型絮凝劑，進(jìn)行沉淀。
8.權(quán)利要求7所述的應(yīng)用，其特征在于，所述焦化廢水液體除氟劑的用量與待處理的焦化廢水的比例關(guān)系為2~15g：1L。
9.權(quán)利要求7或8所述的應(yīng)用，其特征在于，待處理的焦化廢水中加入所述焦化廢水液體除氟劑后且加入陽離子型絮凝劑前，攪拌20~25min，測(cè)量pH值；若pH值低于6，則加堿調(diào)節(jié)pH值至6~7；加入陽離子型絮凝劑后，沉淀的時(shí)間為2h以上。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有除氟劑用于焦化廢水除氟效果差、用藥量大、產(chǎn)泥量大、且會(huì)引入其它雜質(zhì)、投加不方便等問題，本發(fā)明提供一種焦化廢水液體除氟劑及其制備方法和應(yīng)用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
一種焦化廢水液體除氟劑，以重量份數(shù)計(jì)，制成所述焦化廢水液體除氟劑的有效成分的原料包括：
聚合硫酸鐵5~18份、三氯化鋁水溶液10~35份、氯化羥鋁水溶液10~35份、硫酸鋁水溶液15~28份、鳥糞石3~15份和稀硫酸9~45份。
進(jìn)一步的，三氯化鋁水溶液的濃度為22~24wt%、氯化羥鋁水溶液的濃度為49~51wt%、硫酸鋁水溶液的濃度為24~26wt%。
進(jìn)一步的，稀硫酸的濃度為28~32wt%。
一種上述焦化廢水液體除氟劑的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
S1、取稀硫酸加入鳥糞石，加熱溶解，然后加入聚合硫酸鐵溶解，得溶液A；
S2、取三氯化鋁水溶液、氯化羥鋁水溶液、硫酸鋁水溶液充分混合，加熱，然后加入溶液A進(jìn)行反應(yīng)，冷卻至室溫，即得所述焦化廢水液體除氟劑。
進(jìn)一步的，步驟S1中，溶解的溫度為50~65℃。
進(jìn)一步的，步驟S2中，反應(yīng)的溫度為70~80℃、時(shí)間為1h以上。
進(jìn)一步的，步驟S1中，鳥糞石的粒徑≤0.075mm。
一種上述焦化廢水液體除氟劑在焦化廢水處理過程中的應(yīng)用，所述應(yīng)用是取所述焦化廢水液體除氟劑加至待處理的焦化廢水中，攪拌反應(yīng)，然后加入陽離子型聚丙烯酰胺水溶液絮凝劑，進(jìn)行沉淀。
進(jìn)一步的，所述焦化廢水液體除氟劑的用量與待處理的焦化廢水的比例關(guān)系為2~15g：1L。
進(jìn)一步的，待處理的焦化廢水中加入所述焦化廢水液體除氟劑后且加入陽離子型聚丙烯酰胺水溶液絮凝劑前，攪拌20~25min后，測(cè)量pH值；
若pH值低于6，則加堿調(diào)節(jié)pH值至6~7；
加入陽離子型聚丙烯酰胺水溶液絮凝劑后，沉淀的時(shí)間為2h以上。
本發(fā)明的焦化廢水液體除氟劑及其制備方法和應(yīng)用的有益效果為：
本發(fā)明針對(duì)焦化廢水難處理特點(diǎn)研發(fā)出的焦化廢水專用的焦化廢水液體除氟劑，能夠直接投加至焦化廢水中進(jìn)行除氟，無需固體溶藥環(huán)節(jié)，具有便于投加、減少人工、產(chǎn)泥量少、成本低、除氟效率高、不引入其它雜質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)；
本發(fā)明的除氟劑主要是靠多種高含鋁藥劑的共同作用，其中鋁對(duì)氟離子的絡(luò)合作用是主要的除氟作用；
本發(fā)明采用的鳥糞石主要成分是磷酸銨鎂，化學(xué)式為Mg(NH4)PO4·6H2O，可溶于稀硫酸，產(chǎn)生游離的鎂離子和磷酸根離子；在后續(xù)除氟過程中，鎂離子可與水中的氟離子形成氟化鎂沉淀，磷酸根可與廢水中的氟離子和鈣離子形成氟磷酸鈣（Ca5(PO4)3F）沉淀；
除氟劑中的磷酸銨鎂（俗稱鳥糞石）在除氟過程中提供除氟促進(jìn)作用，其作為除氟劑的一部分，經(jīng)過酸溶解產(chǎn)生磷酸根離子和鎂離子；同時(shí)由于常溫下氟磷酸鈣的溶解度遠(yuǎn)小于氟化鈣，在鈣離子與氟離子形成沉淀與電離達(dá)到平衡的條件時(shí)，即焦化廢水中存在鈣離子和氟離子共存的條件下，此時(shí)加入的除氟劑中的磷酸根能夠進(jìn)一步的將鈣離子與氟離子共同生成氟磷酸鈣沉淀；
同時(shí)，雖然氟化鎂的溶解度大于氟化鈣，但是在焦化廢水中一般鈣離子濃度在100mg/L以內(nèi)，此時(shí)鈣離子和氟離子大多數(shù)是離子態(tài)存在，在除氟劑其它成分藥劑的作用下，氟離子主要依靠絡(luò)合作用富集到一起形成絡(luò)合態(tài)，而鎂離子和鈣離子的存在，對(duì)氟的去除均能夠有促進(jìn)作用，兩者相互協(xié)同；當(dāng)氟離子富集達(dá)到一定狀態(tài)時(shí)，由于水中的鈣離子相對(duì)較少，不足以完全將氟離子全部沉淀時(shí)，鎂離子還可以與多余的氟離子進(jìn)一步生成沉淀，進(jìn)一步的去除氟化物；
本發(fā)明的焦化廢水液體除氟劑中含有氯化羥鋁，氯化羥鋁是一種無機(jī)高分子化合物，能夠通過羥基架橋聚合，分子中帶有大量的羥基，具有較強(qiáng)的架橋吸附功能；氯化羥鋁水溶液含有較高的鋁含量（23%Al2O3）和鹽基度（83~90%），在處理焦化廢水過程中，水中的氟離子與鋁離子通過絡(luò)合作用絡(luò)合后，通過羥基架橋形成大分子吸附凝聚，進(jìn)一步沉淀到污泥中；
本發(fā)明的焦化廢水液體除氟劑中含有聚合硫酸鐵，聚合硫酸鐵是一種多羥基、多核絡(luò)合物無機(jī)高分子聚合物，溶于水后產(chǎn)生大量的聚合鐵絡(luò)離子，對(duì)水中懸浮物的膠體顆粒進(jìn)行電性中和，同時(shí)還兼有吸附、架橋的凝聚作用，使微粒絮凝成大顆粒，加速顆粒沉降，在這個(gè)過程中能夠?qū)⒎x子絡(luò)合吸附；
本發(fā)明通過添加合適用量的三氯化鋁水溶液和硫酸鋁水溶液，可以有效絡(luò)合焦化廢水中的氟離子，形成絡(luò)合物，并通過混凝沉淀作用將其沉淀至污泥中；
本發(fā)明的焦化廢水液體除氟劑通過選用合適的原料種類和用量，可將焦化廢水中的氟化物從100mg/L以上降至10mg/L以下，且根據(jù)不同出水指標(biāo)要求，還可以通過控制加藥量，將氟化物穩(wěn)定降至1mg/L以下，同時(shí)還可以伴隨去除焦化廢水中的色度、COD、金屬離子、雜環(huán)化合物等其它污染物，且除氟過程中不會(huì)增加焦化廢水的硬度，能夠?yàn)榻够疃忍幚斫档拓?fù)擔(dān)；
本發(fā)明的焦化廢水液體除氟劑可以有效去除焦化廢水中干擾除氟劑除氟的金屬離子、雜環(huán)化合物等雜質(zhì)，從而提高了除氟效率，降低了加藥量。
（發(fā)明人：任少勃;李歡歡;未子仲;王崇璞;王秀彪;孔興華）
