專利名稱：納米活性氧化鋯除氟的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含氟水處理方法，特別涉及一種納米活性氧化鋯除氟的方法。

背景技術(shù)：
工業(yè)上，含氟礦石開采、金屬冶煉、鋁加工、焦炭、玻璃、電子、電鍍、化肥、農(nóng)藥等行業(yè)排放的廢水中常含有高濃度的氟化物，造成環(huán)境污染。對(duì)于這些含氟廢水，目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)廠尚無完善的處理設(shè)施，所排放的廢水中氟含量指標(biāo)尚未達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重污染著人類賴以生存的環(huán)境。按照國(guó)家工業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)，氟離子濃度應(yīng)小于10mg/L；對(duì)于飲用水，氟離子濃度要求在1mg/L以下。這里我們列舉以下兩種含氟廢水的處理方法，即過磷酸鈣吸附法和反滲透法。
過磷酸鈣除氟具有巨大的吸附表面之外，還有OH-與F-進(jìn)行交換反應(yīng)，因其對(duì)氟有選擇性吸附，故除氟容量大。將過磷酸鈣活化處理轉(zhuǎn)化為羥基磷酸鈣，其OH-基團(tuán)能與水中溶解的氟離子進(jìn)行交換反應(yīng)。存在的問題是運(yùn)轉(zhuǎn)過程中因磨損、再生損失等，年損耗率達(dá)40％~60％，除此外，再生周期長(zhǎng)，約占整個(gè)周期的2/3，故備用系數(shù)增大。
反滲透是利用溶質(zhì)在機(jī)械壓力的推動(dòng)下能透過半透膜(反滲透膜)的原理，使溶質(zhì)從溶液中分離出來，達(dá)到分離溶質(zhì)，濃縮溶液的效果。利用反滲透膜只允許水分子通過而阻擋其它成分通過的選擇透過性進(jìn)行除氟，在脫鹽的同時(shí)去除了細(xì)菌和絕大部分有機(jī)物，影響反滲透普及的主要原因是價(jià)格高。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高性價(jià)比，從而提出一種納米活性氧化鋯除氟的方法。本發(fā)明包括含氟水預(yù)處理、納米吸附和再生處理三個(gè)部分。
本發(fā)明的內(nèi)容如下 (1)含氟水經(jīng)泵送入過濾設(shè)備，除去其中的固體雜質(zhì)； (2)除去固體雜質(zhì)的含氟水進(jìn)入裝有納米濾料的脫氟塔，進(jìn)行吸附除氟過濾，排出達(dá)標(biāo)水； (3)使用堿罐中的NaOH溶液對(duì)納米氧化鋯濾料進(jìn)行脫附，而后浸入含有鋯鹽溶液的再生罐混合后，即可再次投入使用； (4)脫附液經(jīng)處理后進(jìn)入沉淀池，進(jìn)行固液分離。
上述步驟2)中，吸附流速為5～9BV/h(濾料體積/小時(shí))。
所述的脫附溶液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～5％的NaOH溶液 所述的脫氟塔中的納米濾料是納米活性氧化鋯，其最佳吸附效果的pH為3-4，飽和吸附量達(dá)95mg/g。
所述的固液分離過程為在沉淀池中加入過量40mg/L的氯化鈣，而后加入適量的鐵鹽、鋁鹽，再加入硫酸中和至pH＝7，沉淀。充分?jǐn)嚢韬?，濾掉沉淀物。澄清液體即可排放。
本發(fā)明可用于地下水除氟，也可用于工業(yè)廢水除氟。
本發(fā)明的工藝具備以下突出特點(diǎn) (1)氧化鋯是一種新型氟離子吸附劑，； (2)基本上不受其他離子干擾； (3)不溶于水，無毒； (4)PH值變化對(duì)除氟效果影響不大； (5)除氟交換容量大，使用方便； (6)設(shè)備投資規(guī)模小，運(yùn)行成本低； (7)采用本發(fā)明的去除水中氟離子，得到的出水清液，達(dá)到國(guó)家相關(guān)水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)。



圖1本發(fā)明的工藝流程示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明 參照附圖1。本發(fā)明所述的工藝包括含氟水1，過濾設(shè)備2，脫氟塔3及其達(dá)標(biāo)出水口4，堿罐5，再生罐6，沉淀池7；含氟水1通過管道，送入過濾設(shè)備2，過濾設(shè)備2與裝有納米濾料的脫氟塔3進(jìn)水口相連，裝有納米濾料的脫氟塔出水口4達(dá)標(biāo)排放，堿罐5同再生罐6并聯(lián)后，與脫氟塔3相連，脫氟塔3排污口與沉淀池7的進(jìn)水口相連。
下面是采用本系統(tǒng)進(jìn)行處理的實(shí)例 實(shí)例1 用納米活性氧化鋯除氟的方法處理含氟量約為10mg/L的工藝水，經(jīng)過過濾器，去除其中的雜質(zhì)后流入脫氟塔。進(jìn)行吸附除氟，吸附流速為9BV/h，出水達(dá)標(biāo)排放。
出水氟含量達(dá)到泄漏控制點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行對(duì)納米吸附劑的脫附，脫附時(shí)使用2％NaOH溶液進(jìn)行脫附。向堿性的含氟脫附液中(氟離子濃度約為0.75-1.5g/l)加入過量40mg/L的氯化鈣，而后加入適量的鐵鹽、鋁鹽，再加入硫酸中和至pH＝7，沉淀。充分?jǐn)嚢韬?，濾掉沉淀物。澄清液體即可排放。
納米吸附劑對(duì)含氟水的處理可以使氟含量達(dá)到3mg/L以下，并維持到吸附飽和。
數(shù)據(jù)及處理 氟去除效果數(shù)據(jù) 實(shí)例2 用某企業(yè)含氟水，經(jīng)過過濾器，去除其中的雜質(zhì)后流入脫氟塔。進(jìn)行吸附除氟，吸附流速為5BV/h，出水達(dá)標(biāo)排放。
出水氟含量達(dá)到泄漏控制點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行對(duì)納米吸附劑的脫附，脫附時(shí)使用4％NaOH溶液進(jìn)行脫附。向堿性的含氟脫附液中(氟離子濃度約為0.75-1.5g/l)加入過量40mg/L的氯化鈣，而后加入適量的鐵鹽、鋁鹽，再加入硫酸中和至pH＝7，沉淀。充分?jǐn)嚢韬?，濾掉沉淀物。澄清液體即可排放。
納米吸附劑對(duì)含氟水的處理可以使氟含量達(dá)到3mg/L以下，并維持到吸附飽和。
氟去除效果數(shù)據(jù) 實(shí)例3 某企業(yè)內(nèi)部工藝水，經(jīng)過過濾器，去除其中的雜質(zhì)后流入脫氟塔。進(jìn)行吸附除氟，吸附流速為7BV/h，出水達(dá)標(biāo)排放。
出水氟含量達(dá)到泄漏控制點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行對(duì)納米吸附劑的脫附，脫附時(shí)使用5％NaOH溶液進(jìn)行脫附。向堿性的含氟脫附液中(氟離子濃度約為0.75-1.5g/l)加入過量40mg/L的氯化鈣，而后加入適量的鐵鹽、鋁鹽，再加入硫酸中和至pH＝7，沉淀。充分?jǐn)嚢韬?，濾掉沉淀物。澄清液體即可排放。
數(shù)據(jù)及處理 氟去除效果數(shù)據(jù)
權(quán)利要求
1.一種納米活性氧化鋯除氟的方法，包括含氟水預(yù)處理、納米吸附和再生處理三個(gè)部分；
其特征步驟如下
(1)含氟水通過管道送入過濾設(shè)備，除去其中的固體雜質(zhì)；
(2)除去固體雜質(zhì)的含氟水進(jìn)入裝有納米活性氧化鋯濾料的脫氟塔，進(jìn)行吸附除氟過濾，排出達(dá)標(biāo)水；
(3)使用堿罐中的NaOH溶液對(duì)納米氧化鋯濾料進(jìn)行脫附，而后浸入含有鋯鹽溶液的再生罐混合后，即可再次投入使用；
(4)脫附液經(jīng)處理后進(jìn)入沉淀池，進(jìn)行固液分離。
2.如權(quán)利要求1所述的一種納米活性氧化鋯除氟的方法，其特征是所述步驟2)中，吸附流速為5～9BV/h。
3.如權(quán)利要求1所述的一種納米活性氧化鋯除氟的方法，其特征是所述的NaOH溶液是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2～5％。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米活性氧化鋯除氟的方法。本發(fā)明包括含氟水預(yù)處理、納米吸附和再生處理三個(gè)部分。含氟水通過管道送入過濾設(shè)備，過濾設(shè)備與裝有納米濾料的脫氟塔進(jìn)水口相連，脫氟塔出水口達(dá)標(biāo)排放，脫氟塔分別與堿罐和再生罐相連，脫附液經(jīng)處理后流入沉淀池。本發(fā)明是利用濾料自身對(duì)水體中的氟進(jìn)行極性吸引，并利用濾料的表面空隙對(duì)氟進(jìn)行選擇的、固定的吸附，從而完成氟與水體的分離。該工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，易于控制；處理過程中不投加任何藥劑，不增加處理水體后的物質(zhì)；投資少，運(yùn)行成本低；采用本發(fā)明去除水中的氟離子，得到的出水清液，達(dá)到國(guó)家相關(guān)水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C02F1/28GK101555078SQ20091006863
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者何絮文, 李立雄, 楊天磊, 明 葉 申請(qǐng)人:中礦威德能源科技(北京)有限公司