基于层状双金属氢氧化物除氟剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于含氟废水处理，具体涉及一种基于层状双金属氢氧化物除氟剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、含氟工业废水作为重要的工业废水来源，涉及半导体、氟化工、电解铝、制药等工业生产过程，废水中氟含量从几十到上万mg/l不等。近年来，半导体电子工业迎来了前所未有的发展浪潮，半导体生产工艺复杂，其中蚀刻等工序使用了氢氟酸和氟化铵等含氟材料，造成大量含氟工业废水排放。

2、目前，针对含氟工业废水主要处理方法包括：化学沉淀法、混凝沉淀、膜过滤法、电渗析法、吸附法等；其中，吸附法由于其吸附剂来源广，可塑性强，操作简单、出水稳定、吸附剂可循环利用等优点而受到广泛青睐，除氟剂作为新的吸附处理手段具有加药量少，出水氟浓度低等优点。目前，市场上最常用的除氟剂是聚合氯化铝和活性氧化铝，利用表面络合、物理吸附等作用去除水中的氟离子，然而，面对含氟工业废水产生量大，水质复杂等特点，单型铝系除氟剂，除氟效果不佳，存在吸附容量低、共存离子影响大、铝溶出造成二次污染等不足，导致适用范围受限。

3、因此，开发具有高吸附容量，抗干扰性强，结构稳定的铝基除氟剂是目前除氟技术的重要研究方向。

技术实现思路

1、针对现有单型铝系除氟剂存在的缺点与不足，本发明提供一种基于层状双金属氢氧化物除氟剂及其制备方法和应用，以特制铝高聚物为基底，能极大提高除氟剂的正电荷密度、表面基团数量与活性，更有利于接近和吸附污染物。

2、此外，与二价金属阳离子结合形成层状双金属氢氧化物，该材料具有结构稳定、层间阴离子可交换性等特点，在复杂氟工业废水中不易发生铝溶出造成二次污染，具有增强除氟剂离子交换能力等优势。

3、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

4、在含特制铝高聚物的溶液中加入二价金属阳离子盐；将混合盐溶液置于25℃水浴磁力搅拌器中剧烈搅拌，同时缓慢滴加水解助剂直至溶液ph值保持稳定，溶液ph = 9~12，优选ph = 10；反应结束后继续陈化12h，将所得产物抽滤洗涤至滤液接近中性，所得产物置于烘箱中在60℃下干燥，得到该除氟剂。

5、所述的二价金属阳离子盐为氯化钙，四水合硝酸钙，氯化镁，硫酸钙，硫酸镁中的至少一种。更优选地，所述二价金属阳离子盐为氯化钙。

6、其中，二价金属阳离子盐：特制铝高聚物的摩尔比 = 1~3 ：1，更优选地，所述二价金属阳离子盐：特制铝高聚物摩尔比 = 2 ：1。

7、所述的水解助剂为氢氧化钠，碳酸钠，氢氧化钾，碳酸钾中的至少一种。更优选地，所述水解助剂为氢氧化钠，碳酸钠。

8、优选地，所述特制铝高聚物由以下方法制得：

9、（1）将摩尔比3~10：1的铝盐和尿素溶解于水中，置于聚四氟乙烯杯中，备用；

10、（2）将溶液进行活化，快速搅拌，混合，反应得到特制铝高聚物，搅拌速度为200~350rpm/min，搅拌时间为30min；更优选地，所述搅拌速度为250 rpm/min。

11、优选地，所述的铝盐为氯化铝，聚合氯化铝、硫酸铝和聚合硫酸铝中的至少一种。更优选地，所述铝盐为氯化铝。

12、优选地，所述特制铝高聚物合成方法中活化方法为微波热解和超声中的至少一种。其中优选的活化方法为微波热解。

13、本发明还提供一种除氟剂，该除氟剂采用上述方法制备而成。

14、本发明还提供上述除氟剂的应用，该除氟剂用于含氟废水除氟，在废水加入所述的除氟剂，除氟剂的用量根据含氟量决定。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

16、（1）本发明提出的一种基于层状双金属氢氧化物除氟剂及其制备方法和应用，通过合成特制铝高聚物，该铝高聚物具有经典的keggin结构，是一种纳米尺寸的簇状化合物，得益于高效的电中和性能以及特殊的纳米特性，具有较高的结构稳定性，解决了出水余铝超标的问题。

17、（2）本发明提出的一种基于层状双金属氢氧化物除氟剂及其合成方法，通过合成层状双金属氢氧化物，有着比表面积大，孔隙率高，无毒等优势，此外，得益于结构中层间阴离子可交换性和表面羟基，可通过离子交换和表面络合作用去除氟离子。

18、（3）本发明提出的一种基于层状双金属氢氧化物除氟剂及其合成方法，制备方法简单，操作简捷，除氟效率高，抗干扰能力强，受废水中其他污染物（悬浮物，高盐，有机物）的影响较小，可应对复杂工业废水水质变化。

技术特征：

1.基于层状双金属氢氧化物除氟剂的制备方法，其特征在于，所述的方法包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的基于层状双金属氢氧化物除氟剂的制备方法，其特征在于，所述的二价金属阳离子盐为氯化钙、四水合硝酸钙、氯化镁、硫酸钙、硫酸镁中的一种以上。

3.如权利要求1所述的基于层状双金属氢氧化物除氟剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中二价金属阳离子盐：特制铝高聚物摩尔比 = 2 ：1。

4.如权利要求1所述的基于层状双金属氢氧化物除氟剂的制备方法，其特征在于，所述的水解助剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾、碳酸钾中的一种以上。

5.如权利要求1所述的基于层状双金属氢氧化物除氟剂的制备方法，其特征在于，所述的铝盐为氯化铝、聚合氯化铝、硫酸铝和聚合硫酸铝中的一种以上。

6.权利要求1所述的基于层状双金属氢氧化物除氟剂的制备方法，其特征在于，步骤1.2）活化采用的方法为微波热解，超声中的至少一种。

7.如权利要求1所述的基于层状双金属氢氧化物除氟剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中ph = 9~12。

8.基于层状双金属氢氧化物除氟剂，其特征在于，所述的除氟剂采用如权利要求1-7任一权利要求所述的制备方法制备而成。

9.如权利要求8所述的基于层状双金属氢氧化物除氟剂的应用，其特征在于，所述的除氟剂用于含氟废水除氟。

技术总结
基于层状双金属氢氧化物除氟剂及其制备方法和应用，本发明属于含氟废水处理技术领域，针对现有单型铝系除氟剂存在的缺点与不足，本发明提供一种基于层状双金属氢氧化物除氟剂及其制备方法和应用，以特制铝高聚物为基底，与二价金属阳离子结合形成层状双金属氢氧化物，能极大提高除氟剂的正电荷密度、表面基团数量与活性，更有利于接近和吸附污染物。

技术研发人员：何頔,马晓明,杨正恒,金青海,余瑾,赵建树
受保护的技术使用者：深圳市盘古环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16