专利名称：纳米活性氧化锆除氟的方法
技术领域：
本发明涉及含氟水处理方法，特别涉及一种纳米活性氧化锆除氟的方法。
背景技术：
工业上，含氟矿石开采、金属冶炼、铝加工、焦炭、玻璃、电子、电镀、化肥、农药等行业排放的废水中常含有高浓度的氟化物，造成环境污染。对于这些含氟废水，目前国内大多数生产厂尚无完善的处理设施，所排放的废水中氟含量指标尚未达到国家排放标准，严重污染着人类赖以生存的环境。按照国家工业废水排放标准，氟离子浓度应小于10mg/L；对于饮用水，氟离子浓度要求在1mg/L以下。这里我们列举以下两种含氟废水的处理方法，即过磷酸钙吸附法和反渗透法。
过磷酸钙除氟具有巨大的吸附表面之外，还有OH-与F-进行交换反应，因其对氟有选择性吸附，故除氟容量大。将过磷酸钙活化处理转化为羟基磷酸钙，其OH-基团能与水中溶解的氟离子进行交换反应。存在的问题是运转过程中因磨损、再生损失等，年损耗率达40％~60％，除此外，再生周期长，约占整个周期的2/3，故备用系数增大。
反渗透是利用溶质在机械压力的推动下能透过半透膜(反渗透膜)的原理，使溶质从溶液中分离出来，达到分离溶质，浓缩溶液的效果。利用反渗透膜只允许水分子通过而阻挡其它成分通过的选择透过性进行除氟，在脱盐的同时去除了细菌和绝大部分有机物，影响反渗透普及的主要原因是价格高。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的不足，提高性价比，从而提出一种纳米活性氧化锆除氟的方法。本发明包括含氟水预处理、纳米吸附和再生处理三个部分。
本发明的内容如下 (1)含氟水经泵送入过滤设备，除去其中的固体杂质； (2)除去固体杂质的含氟水进入装有纳米滤料的脱氟塔，进行吸附除氟过滤，排出达标水； (3)使用碱罐中的NaOH溶液对纳米氧化锆滤料进行脱附，而后浸入含有锆盐溶液的再生罐混合后，即可再次投入使用； (4)脱附液经处理后进入沉淀池，进行固液分离。
上述步骤2)中，吸附流速为5～9BV/h(滤料体积/小时)。
所述的脱附溶液是质量分数为2～5％的NaOH溶液 所述的脱氟塔中的纳米滤料是纳米活性氧化锆，其最佳吸附效果的pH为3-4，饱和吸附量达95mg/g。
所述的固液分离过程为在沉淀池中加入过量40mg/L的氯化钙，而后加入适量的铁盐、铝盐，再加入硫酸中和至pH＝7，沉淀。充分搅拌后，滤掉沉淀物。澄清液体即可排放。
本发明可用于地下水除氟，也可用于工业废水除氟。
本发明的工艺具备以下突出特点 (1)氧化锆是一种新型氟离子吸附剂，； (2)基本上不受其他离子干扰； (3)不溶于水，无毒； (4)PH值变化对除氟效果影响不大； (5)除氟交换容量大，使用方便； (6)设备投资规模小，运行成本低； (7)采用本发明的去除水中氟离子，得到的出水清液，达到国家相关水质排放标准。
图1本发明的工艺流程示意图。
具体实施例方式 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明 参照附图1。本发明所述的工艺包括含氟水1，过滤设备2，脱氟塔3及其达标出水口4，碱罐5，再生罐6，沉淀池7；含氟水1通过管道，送入过滤设备2，过滤设备2与装有纳米滤料的脱氟塔3进水口相连，装有纳米滤料的脱氟塔出水口4达标排放，碱罐5同再生罐6并联后，与脱氟塔3相连，脱氟塔3排污口与沉淀池7的进水口相连。
下面是采用本系统进行处理的实例 实例1 用纳米活性氧化锆除氟的方法处理含氟量约为10mg/L的工艺水，经过过滤器，去除其中的杂质后流入脱氟塔。进行吸附除氟，吸附流速为9BV/h，出水达标排放。
出水氟含量达到泄漏控制点时，进行对纳米吸附剂的脱附，脱附时使用2％NaOH溶液进行脱附。向碱性的含氟脱附液中(氟离子浓度约为0.75-1.5g/l)加入过量40mg/L的氯化钙，而后加入适量的铁盐、铝盐，再加入硫酸中和至pH＝7，沉淀。充分搅拌后，滤掉沉淀物。澄清液体即可排放。
纳米吸附剂对含氟水的处理可以使氟含量达到3mg/L以下，并维持到吸附饱和。
数据及处理 氟去除效果数据 实例2 用某企业含氟水，经过过滤器，去除其中的杂质后流入脱氟塔。进行吸附除氟，吸附流速为5BV/h，出水达标排放。
出水氟含量达到泄漏控制点时，进行对纳米吸附剂的脱附，脱附时使用4％NaOH溶液进行脱附。向碱性的含氟脱附液中(氟离子浓度约为0.75-1.5g/l)加入过量40mg/L的氯化钙，而后加入适量的铁盐、铝盐，再加入硫酸中和至pH＝7，沉淀。充分搅拌后，滤掉沉淀物。澄清液体即可排放。
纳米吸附剂对含氟水的处理可以使氟含量达到3mg/L以下，并维持到吸附饱和。
氟去除效果数据 实例3 某企业内部工艺水，经过过滤器，去除其中的杂质后流入脱氟塔。进行吸附除氟，吸附流速为7BV/h，出水达标排放。
出水氟含量达到泄漏控制点时，进行对纳米吸附剂的脱附，脱附时使用5％NaOH溶液进行脱附。向碱性的含氟脱附液中(氟离子浓度约为0.75-1.5g/l)加入过量40mg/L的氯化钙，而后加入适量的铁盐、铝盐，再加入硫酸中和至pH＝7，沉淀。充分搅拌后，滤掉沉淀物。澄清液体即可排放。
数据及处理 氟去除效果数据
权利要求
1.一种纳米活性氧化锆除氟的方法，包括含氟水预处理、纳米吸附和再生处理三个部分；
其特征步骤如下
(1)含氟水通过管道送入过滤设备，除去其中的固体杂质；
(2)除去固体杂质的含氟水进入装有纳米活性氧化锆滤料的脱氟塔，进行吸附除氟过滤，排出达标水；
(3)使用碱罐中的NaOH溶液对纳米氧化锆滤料进行脱附，而后浸入含有锆盐溶液的再生罐混合后，即可再次投入使用；
(4)脱附液经处理后进入沉淀池，进行固液分离。
2.如权利要求1所述的一种纳米活性氧化锆除氟的方法，其特征是所述步骤2)中，吸附流速为5～9BV/h。
3.如权利要求1所述的一种纳米活性氧化锆除氟的方法，其特征是所述的NaOH溶液是质量分数为2～5％。
全文摘要
本发明涉及纳米活性氧化锆除氟的方法。本发明包括含氟水预处理、纳米吸附和再生处理三个部分。含氟水通过管道送入过滤设备，过滤设备与装有纳米滤料的脱氟塔进水口相连，脱氟塔出水口达标排放，脱氟塔分别与碱罐和再生罐相连，脱附液经处理后流入沉淀池。本发明是利用滤料自身对水体中的氟进行极性吸引，并利用滤料的表面空隙对氟进行选择的、固定的吸附，从而完成氟与水体的分离。该工艺简单，运行稳定可靠，易于控制；处理过程中不投加任何药剂，不增加处理水体后的物质；投资少，运行成本低；采用本发明去除水中的氟离子，得到的出水清液，达到国家相关水质排放标准。
文档编号C02F1/28GK101555078SQ20091006863
公开日2009年10月14日 申请日期2009年4月28日 优先权日2009年4月28日
发明者何絮文, 李立雄, 杨天磊, 明 叶 申请人:中矿威德能源科技(北京)有限公司