一种稀土元素改性铝铁基除氟剂及其制备方法与流程

本发明涉及含氟废水处理，具体涉及一种稀土元素改性铝铁基除氟剂及其制备方法。

背景技术：

1、随着新能源、新材料化工产业的不断发展，更多的新材料生产对氟的依赖性越来越高，如光伏行业(topcon)为了实现对硅片正面和边缘进行刻蚀，以达到去除正面及边缘bsg(硼硅玻璃)的作用，采用的主要原材料之一为氢氟酸和盐酸。同时光伏行业也是废水大量排放的企业之一，也必然导致含氟废水的排放也越来越多，而这些含氟废水的产生会严重危害周边生态环境以及人体健康。

2、如何有效处理含氟废水，减少含氟废水的排放带来的水体污染和生态环境破环，降低对动植物及人体的不良影响极为重要。目前高浓度含氟废水的处理方法主要是钙沉淀法，也就是在含氟废水中先添加一定量的氢氧化钙、氧化钙等，后端再适当添加一定量的氯化钙，从而产生氟化钙沉淀，但由于氟化钙的ksp＝2.7*10-11，这就决定了在采用钙沉淀的方法，能有效将氟离子的浓度处理到8mg/l，但并不满足《地表水环境质量标准》(gb3838-2002)ⅲ类，即氟离子浓度小于1.0mg/l要求，含氟废水还需要进一步深度处理。如中国发明专利cn 113772762a提供了一种铝基复配除氟剂及其制备方法，采用稀土元素(氧化镧、氧化铈)改性后，除氟效果达到76.25％以上。但是现有的稀土元素复合的除氯剂的除氟效果不好，且生产成本高，不适于应用到大规模工业含氟废水的处理中。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中存在的稀土元素复合的除氯剂的除氟效果不好，且生产成本高的问题，提供一种稀土元素改性铝铁基除氟剂及其制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种稀土元素改性铝铁基除氟剂，由铝铁基础材料和稀土复合改性材料组成，所述铝铁基础材料与稀土复合改性材料的质量比为100：(1-5)；所述铝铁基础材料由活性氧化铝、铝盐和铁盐组成，所述活性氧化铝、铝盐和铁盐的质量比为(3-5)：(10-18)：(5-8)；所述稀土复合改性材料为稀土元素氯化物。

3、优选地，所述稀土元素氯化物为氯化镧、氯化钕、氯化铈、氯化镨中的一种或多种。

4、优选地，所述活性氧化铝是指γ-al2o3，目数为325目，粒径约为0.045mm，比较面积≥280m2/g，孔容＞0.4ml/g。

5、优选地，所述铝盐为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、氯化铝以、硫酸铝中的一种。

6、优选地，所述铁盐为聚合氯化铁、聚合硫酸铁、氯化铁以、硫酸铁中的一种。

7、本发明同时提供了上述稀土元素改性铝铁基除氟剂的制备方法，包括以下步骤：

8、s1、将稀土精矿与碳混合，在700-800℃于竖直电炉中持续加热4-6h，同时通入氯气，收集低沸点的稀土元素氯化物于冷凝器中备用；

9、s2、在反应釜中加入68.5％-89.9％的水，升温到50-70℃，控制铝铁基础材料的质量分数在10％-30％。在600-800rpm的搅拌条件下，将铝铁基础材料投加到反应釜中，全部溶解后，加硫酸调节ph在2-3之间，再添加质量分数为0.1％-1.5％的稀土元素氯化物，60℃保温1h停止加热，常温下陈化24h，即得稀土元素改性铝铁基除氟剂。

10、优选地，所述稀土精矿与碳的混合比例为(4-6):1。

11、本发明所具有的有益效果：

12、(一)本发明中的铝铁基除氟剂生产工艺简单，对原材料采用简单的混合搅拌、陈化处理、ph调节等方式即可完成；同时，采用氯化法分解稀土精矿，制得的稀土元素氯化物无需分离提纯即可直接使用，使得生产成本大幅度降低，有利于大规模产业化应用。

13、(二)本发明中制备的稀土元素改性铝铁基除氟剂可用于含氟废水的深度处理，除氟效果显著，尤其是对于氟离子浓度在8mg/l以下的含氟废水进行深度处理后，其除氟率最高可达90.79％。

技术特征：

1.一种稀土元素改性铝铁基除氟剂，其特征在于，由铝铁基础材料和稀土复合改性材料组成，所述铝铁基础材料与稀土复合改性材料的质量比为100：(1-5)；所述铝铁基础材料由活性氧化铝、铝盐和铁盐组成，所述活性氧化铝、铝盐和铁盐的质量比为(3-5)：(10-18)：(5-8)；所述稀土复合改性材料为稀土元素氯化物。

2.根据权利要求1所述的一种稀土元素改性铝铁基除氟剂，其特征在于，所述稀土元素氯化物为氯化镧、氯化钕、氯化铈、氯化镨中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种稀土元素改性铝铁基除氟剂，其特征在于，所述活性氧化铝是指γ-al2o3，目数为325目，粒径约为0.045mm，比较面积≥280m2/g，孔容＞0.4ml/g。

4.根据权利要求1所述的一种稀土元素改性铝铁基除氟剂，其特征在于，所述铝盐为聚合氯化铝、聚合硫酸铝、氯化铝以、硫酸铝中的一种。

5.根据权利要求1所述的一种稀土元素改性铝铁基除氟剂，其特征在于，所述铁盐为聚合氯化铁、聚合硫酸铁、氯化铁以、硫酸铁中的一种。

6.如权利要求1-5任一项所述的稀土元素改性铝铁基除氟剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述稀土精矿与碳的混合比例为(4-6):1。

技术总结
本发明中公开了一种稀土元素改性铝铁基除氟剂及其制备方法。本发明中的除氟剂由铝铁基础材料和稀土复合改性材料组成，所述铝铁基础材料与稀土复合改性材料的质量比为100：(1‑5)；所述铝铁基础材料由活性氧化铝、铝盐和铁盐组成，所述活性氧化铝、铝盐和铁盐的质量比为(3‑5)：(10‑18)：(5‑8)；所述稀土复合改性材料为稀土元素氯化物。本发明中的铝铁基除氟剂生产工艺简单，制得的稀土元素氯化物无需分离提纯即可直接使用，使得生产成本大幅度降低，并且本发明中制备的稀土元素改性铝铁基除氟剂可用于含氟废水的深度处理，除氟效果显著，尤其是对于氟离子浓度在8mg/L以下的含氟废水进行深度处理后，其除氟率最高可达90.79％。

技术研发人员：陈宁,董明甫,张林,谢利,何文光,周晓理,钟原,尹天平,陈春梅,赵茂杰
受保护的技术使用者：绵阳宏博环保有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15