一种用于污酸废水的除氟剂、应用及除氟方法技术

本发明专利技术涉及废水、废液处理与回用技术领域，具体而言，涉及一种用于污酸废水的除氟剂、应用及除氟方法。采用有机硅酸、有机硅酸盐或两者的混合物作为除氟剂，同时通过“选择性沉淀”和“反应蒸发”两个路径协同实现氟的高效去除。由于上述两个反应路径均是所述除氟剂与污酸废水中的氟离子发生专性取代反应，选择性强，获得的除氟产物为低杂质的含氟沉淀和含氟气体，可分别回收进行资源化利用。采用本发明专利技术的除氟剂和除氟方法可将污酸废水中的氟降低至5mg/L以下，除氟剂残留低于10mg/L，实现了净化后污酸废水和含氟沉淀和气体的资源化利用。化后污酸废水和含氟沉淀和气体的资源化利用。化后污酸废水和含氟沉淀和气体的资源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于污酸废水的除氟剂、应用及除氟方法


[0001]本专利技术涉及废水、废液处理与回用
，具体而言，涉及一种用于污酸废水的除氟剂、应用及除氟方法。

技术介绍

[0002]污酸废水主要来源于有色金属冶炼，硫精矿制酸等行业，具有酸性强、产生量大、成分复杂等特点，其中，硫酸浓度50
‑
200g/L。
[0003]我国的污酸废水产生量每年高达39亿吨，其中含有数千ppm的氟化物、氯化物、砷和有毒重金属等。关于污酸废水的处理，目前面临的最大问题是产生大量的成分复杂的中和渣，无害化处理难度大，堆存造成的环境风险极高。据实地调研，每处理1立方米100g/L H2SO4的污酸废水，将产生140
‑
160kg的危险废渣。因此，近些年有研究者提出将污酸废水中的杂质去除至一定浓度范围后，将其作为稀硫酸回用。为了避免净化后污酸废水中氟化物浓度在回用过程中累积，其中氟化物的残余浓度须低于50mg/L。工业生产中使用铜渣将氯化物转化成氯化亚铜沉淀去除，使用硫化法将砷和重金属离子转化成硫化物沉淀去除，但针对强酸条件下氟化物的有效去除，尚未有行之有效的方法，严重阻碍了污酸废水的资源化进程。
[0004]现有的除氟方法不适合强酸体系下氟化物的去除。工业上最常用的石灰中和沉淀法尽管能将氟化物浓度降低至50mg/L以下，但该法将稀硫酸转化成了大量的含有有害成分的石膏渣，无法实现净化后稀硫酸的回用。其他的一些除氟方法，比如吸附、离子交换、反渗透等，仅适用于饮用水或者地表水等pH值在近中性条件(5<br/>‑
8)、低浓度氟化物(&lt;10mg/L)的去除，不适用于具有强酸性、较高的氟化物浓度(&gt;100mg/L)和复杂成分的废水中氟化物的有效去除，因为较高的硫酸浓度将吸附材料，离子交换树脂或者离子交换膜溶解，或者破坏表面组分，使其除氟能力丧失。
[0005]目前为止，针对污酸废水中氟化物的去除，仍未有有效的方法，这极大地阻碍了污酸废水的资源化。

技术实现思路

[0006]为了解决现有污酸废水处理过程中产生大量有害石膏渣的技术问题，实现污酸废水的资源化利用，本专利技术提供一种用于污酸废水的除氟剂、应用及除氟方法。
[0007]本专利技术的一种用于污酸废水的除氟剂，所述除氟剂包括甲基硅酸、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钠、乙基硅酸钾、乙烯基硅酸钠中的一种或多种。
[0008]进一步，所述除氟剂为甲基硅酸。
[0009]进一步，所述除氟剂为甲基硅酸与一种有机硅酸盐的混合物，两者的质量比为(1～8)：(1～7)；所述有机硅酸盐为乙基硅酸钠、乙基硅酸甲、乙烯基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钾中的一种。
[0010]进一步，所述除氟剂为两种有机硅酸盐的混合物，两者的比例为1:1；其中，其中一
种有机硅酸盐为甲基硅酸钠，另一种有机硅酸盐为乙基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙烯基硅酸钠中的一种。
[0011]本专利技术提供一种如上述的除氟剂在污酸废水、冶金废液和/或冶金料液除氟中的应用。
[0012]本专利技术提供一种采用上述的除氟剂对污酸废水的除氟方法，所述除氟剂与污酸废水中的氟离子发生专性取代反应，氟原子与除氟剂上的硅原子形成共价键得到含氟的亲核取代产物，所述亲核取代产物之间再通过硅原子上羟基间的缩聚反应，得到不同聚合程度的缩聚产物，高分子量缩聚产物通过沉淀路径实现氟的脱除，低分子量缩聚产物因沸点较低，通过反应蒸发的路径实现氟的脱除。由于除氟反应为高选择性的专性取代反应，产生的含氟沉淀和气体为低杂质含量的新物质，可分别被回收进行资源化利用。污酸废水的强酸条件对上述取代和缩聚反应起催化作用，促使除氟反应进行更彻底。而且因除氟剂自身含有一定数量的疏水基团，产生的氟渣和气体与污酸废水分离容易，得到可被资源化利用的含氟沉淀和含氟气体。
[0013]进一步，所述除氟剂与所述污酸废水中氟离子的质量比为0.01：1
‑
100：1。
[0014]进一步，包括以下步骤：
[0015]S1、在25℃
‑
100℃下，向污酸废水中投加所述除氟剂，均匀混合；
[0016]S2、进行反应后，得到含氟沉淀和含氟气体，反应时间为30min
‑
24h；
[0017]S3、将所述含氟沉淀从反应体系中分离并收集；同时，收集所述含氟气体。
[0018]进一步，采用收集的所述含氟沉淀制备防水剂、缓凝剂或交联剂。
[0019]进一步，采用冷凝的方法收集所述含氟气体，得到含氟冷凝液；采用所述含氟冷凝液制备氟化钙、混凝土防水剂或缓凝剂。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021](1)本专利技术的污酸废水的除氟剂，采用有机硅酸、有机硅酸盐或两者的混合物作为除氟剂，利用Si仅和F之间具有较大的电负性差值而形成较大的Si
‑
F键能的原理，只与污酸废水中的氟离子发生专性亲核取代反应产生含氟的取代产物，不受污酸废水中共存的氯化物、砷酸根、亚砷酸根和重金属离子的干扰，具有高选择性除氟的能力。
[0022](2)本专利技术的污酸废水的除氟剂，由于仅与污酸废水中的氟离子发生高选择性的专性取代反应，产生的含氟沉淀和气体为纯度较高的另一类新型材料，可作为资源进行回收利用。
[0023](3)本专利技术同时通过“选择性沉淀”和“反应蒸发”两个反应过程协同将不同聚合度的氟取代产物从污酸废水中脱除，效果优于沉淀或蒸发任一单一的除氟反应过程，可选择性的将污酸废水中的氟化物去除至5mg/L以下，净化后的污酸废水中残余氟离子的浓度(＜50mg/L)达到回用要求。
[0024](4)由于除氟剂自身含有烷基、碳碳双键等疏水基团，产生的氟取代产物通过硅原子上羟基间的缩聚作用产生含氟的聚合物，而后通过“选择性沉淀
‑
反应蒸发”的过程除氟，反应产物氟渣和气体因具有疏水性而与污酸废水分离彻底，且固液和气液分离容易进行。
[0025](5)污酸废水中大量的氢离子通过吸电子效应催化除氟剂与氟离子之间的亲核取代反应和除氟剂上羟基间的缩聚反应，促使除氟反应更彻底，从而使污酸废水中的氟离子去除更高效。
[0026](6)本专利技术的污酸废水的除氟方法，产生的含氟沉淀和气体可作为资源进行回用，解决了现有污酸废水处理后产生大量危险固体废弃物，无法回收有用资源的缺点，不仅能极大降低有害固废堆存造成的环境风险，而且还能产生极佳的经济和社会效益。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的除氟剂的除氟反应原理示意图。
具体实施方式
[0028]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0029]本专利技术的用于污酸废水的除氟剂，包括甲基硅酸、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钠、乙基硅酸钾、乙烯基硅酸钠中的一种或多种。
[0030]采用有机硅酸、有机硅酸盐或两者的混合物作为除氟剂，通过除氟剂与污酸废本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于污酸废水的除氟剂，其特征在于，所述除氟剂包括甲基硅酸、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钠、乙基硅酸钾、乙烯基硅酸钠中的一种或多种。2.根据权利要求1所述一种用于污酸废水的除氟剂，其特征在于，所述除氟剂为甲基硅酸。3.根据权利要求1所述一种用于污酸废水的除氟剂，其特征在于，所述除氟剂为甲基硅酸与一种有机硅酸盐的混合物，两者的质量比为(1～8)：(1～7)；所述有机硅酸盐为乙基硅酸钠、乙基硅酸甲、乙烯基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙基硅酸钾中的一种。4.根据权利要求1所述一种用于污酸废水的除氟剂，其特征在于，所述除氟剂为两种有机硅酸盐的混合物，两者的比例为1:1；其中，其中一种有机硅酸盐为甲基硅酸钠，另一种有机硅酸盐为乙基硅酸钠、甲基硅酸钾、乙烯基硅酸钠中的一种。5.一种如权利要求1～4任意一项所述的除氟剂在污酸废水、冶金废液和/或冶金料液除氟中的应用。6.一种采用如权利要求1～4任意一项所述的除氟剂对污酸废水的除氟方法，其特征在于，所述除氟剂与污酸废...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭先佳，胡星云，孔令昊，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：