一种水处理除氟剂及其制备方法与流程

本技术涉及水处理剂的，更具体地说，它涉及一种水处理除氟剂及其制备方法。

背景技术：

1、在半导体、玻璃行业、焦化、煤化工、冶金、火力发电厂、磷化工等行业的生产过程中，常产生含有氟离子的污水。科学研究发现，氟对人体中的钙、磷具有极强的亲和力，它能破坏机体钙、磷的正常代谢，并能抑制某些酶的活性，由此会引发一系列包括：氟斑牙、氟骨症、肾脏、肝脏、大脑损害、免疫功能异常、肺水肿、肺出血、儿童智力下降等疾病。因此，有效控制和去除水体中的氟是关系到环境和人类健康的重要课题。

2、目前含氟废水处理常用的方法包括：混凝沉淀法，膜分离法，电化学法，离子交换树脂法以及吸附法等等。目前，市场上的最常用除氟剂是聚氯化铝和活性氧化铝，但存在吸附效果不佳的缺陷。

技术实现思路

1、为了改善常用除氟剂吸附效果不佳的缺陷，本技术提供一种水处理除氟剂，采用如下的技术方案：

2、第一方面，本技术提供一种水处理除氟剂，包括以下质量百分比的原料：

3、硫酸铝20-21％；

4、硫酸4.5-5.5％；

5、复合膜2％

6、水余量；

7、其中，所述复合膜为茶叶与壳聚糖复合膜。

8、通过采用上述技术方案，采用硫酸铝作为水处理剂的主要成分，硫酸铝在水解时可水解出a1(oh)3胶体，由于al3+带正电，对负电性极强的氟离子有较强的电中和吸附作用，在布朗运动作用下相互碰撞下生成络合物并由a1(oh)3的吸附使它们凝聚形成沉淀，从而降低氟的含量。相较于采用聚氯化铝和活性氧化铝作为除氟剂相比，硫酸铝除氟后，不易产生氯离子残留或氯离子散失，降低对水体二次污染的可能性；同时，也不存在吸附效果不佳的问题，能够高效、稳定去除水体中的氟离子。

9、利用茶叶与壳聚糖制备复合膜，茶叶表面具有较多的孔隙结构以及较大的比表面积，能够有效吸附并去除水中的氟离子。壳聚糖为天然高分子和环境友好型的吸附剂，其分子链中大量的氨基可以较好地结合水中氟化物。因此，采用茶叶与壳聚糖制备复合膜，能够得到具有较多孔隙结构以及多吸附基团的膜结构，膜结构的加入，能够对除氟剂中的其余组分进行负载，形成多结构复合吸附体系，并提高复合膜的强度，延长复合膜的使用寿命；并且延长水流与水处理剂之间的接触时间与接触面积，进一步提高水处理剂的除氟效果。

10、此外，壳聚糖能够与硫酸铝进行复配，进而使水处理剂获得二次微絮凝作用，再次提高水处理剂对氟离子的絮凝去除效果。

11、可选的，所述除氟剂还包括沸石、活性炭、生物炭、活性氧化铝、分子筛以及粉煤灰中的任意一种或多种。

12、通过采用上述技术方案，沸石、活性炭、生物炭、分子筛、粉煤灰以及活性氧化铝均具有较多的孔隙结构以及较多的活性离子基团，能够通过吸附以及离子交换去除水中的氟离子，并且还能够通过再生恢复交换容量。通过沸石等材料的加入，沸石等材料能够与硫酸铝进行配合形成絮凝沉降－吸附的复合除氟体系，硫酸铝通过絮凝沉淀脱除水中大部分氟离子，再通过沸石等材料与水中剩余氟离子进行离子交换，充分减少水中的氟离子含量，提高水处理剂的净水效果。

13、沸石是以硅为中心和四个氧原子围绕排列的格架状正四面体结构，其内部有规则的孔道，静电引力强，经脱水后比表面积很大，适合吸附不同物质。天然沸石具有耐酸性和筛分性，与吸附质进行离子交换且不引起结构改变的性质。因此，能够稳定与水中的氟离子进行离子交换，并可通过再生实现循环利用。

14、生物炭为生物质材料经热解处理后，形成具有众多微孔的多孔隙材料，且生物炭表面也具有较多的活性基团，能够对氟离子进行吸附和去除。生物炭来源广泛，且绿色环保，具有较高的经济效益。

15、可选的，所述复合膜的制备方法包括：分别取壳聚糖粉末与茶叶粉末，取壳聚糖溶于乙酸中，搅拌，配置得到质量分数为2％的壳聚糖溶液，向壳聚糖溶液中加入茶叶粉末，搅拌，刮涂，干燥，制备得到复合膜。

16、可选的，所述复合膜上负载有聚丙烯腈纤维或棉花纤维。

17、通过采用上述技术方案，聚丙烯腈纤维具有纤维的直径非常小且均匀、比表面积大、吸附质与吸附剂的传质力小等优点，使其获得较优的吸附速率，并且聚丙烯腈纤维的活性基团存在于纤维表面，便于再生，适宜循环使用。

18、棉花纤维也具有较多的孔隙结构以及比表面积，能够对水中的氟离子进行吸附。

19、通过聚丙烯腈纤维或棉花纤维的负载，能够在复合膜表面增加纤维状结构，增大絮凝剂与水中氟离子的接触面积，并能够利用纤维结构对氟离子进行吸引，提高水处理剂对氟离子的去除效果。

20、可选的，所述聚丙烯腈纤维与所述棉花纤维均负载有锆铁。

21、通过采用上述技术方案，在聚丙烯腈纤维与棉花纤维上负载锆铁，锆铁对氟离子有很强的吸附选择性，氟易与锆、铁生成稳定的配位化合物，从而进一步改善了水处理剂的除氟效果。

22、可选的，所述聚丙烯腈纤维上负载有高岭土。

23、通过采用上述技术方案，在聚丙烯腈纤维上负载高岭土，高岭土不仅能够增强聚丙烯腈纤维的强度，延长聚丙烯腈纤维的使用寿命；还能够作为粘合剂，提高聚丙烯腈纤维与复合膜的结合强度，在水处理剂中形成多层次的除氟结构。

24、可选的，所述除氟剂还包括质量百分比0.5-1％的孔石莼。

25、通过采用上述技术方案，孔石莼为藻类材料，自身具有较多的孔隙结构以及多种纤维素、半纤维素，具有较佳的吸附效果，能够对水中的氟进行吸附。同时，由于孔石莼呈片状结构，能够在水处理剂中引入片层结构，增大氟离子与水处理剂的接触面积。孔石莼为生物材料，繁衍迅速，数量庞大，具有较优的经济效益。

26、可选的，所述孔石莼为孔石莼颗粒，所述孔石莼颗粒的粒径小于6mm。

27、通过采用上述技术方案，优化了孔石莼的形貌，颗粒状的孔石莼能够较为均匀的分散在水处理剂中，孔石莼颗粒中为细小片层结构以及纤维结构的复合体，能够有效挺高水处理剂对废水的滞留效果。优化了孔石莼颗粒的粒径，适宜的粒径能够提高孔石莼颗粒中纤维的暴露程度，增强孔石莼颗粒的活性，稳定吸附氟离子。

28、可选的，对所述孔石莼进行改性处理，所述改性处理包括：取孔石莼清洗、浸泡、粉碎、恒温解离、二次破碎、压缩，得到改性孔石莼。

29、通过采用上述技术方案，利用浸泡、粉碎等步骤，使孔石莼内的纤维暴露，并形成微纤维，增多孔石莼表面的活性基团。利用解离以及二次破碎，软化孔石莼纤维，有利于纤维帚化，纤维束尾端的活性羟基基团能够更多的显露出来，进一步增加孔石莼的表面活性。通过压缩步骤，使帚化的纤维通过羟基与氢基重新结合，形成片层结构，片层结构的强度较佳，能够持久且稳定地吸附氟离子。

30、第二方面，本技术提供一种水处理除氟剂的制备方法，按质量百分比分别称取硫酸铝、硫酸、复合膜以及水，混合，制备得到水处理除氟剂。

31、综上所述，本技术具有以下有益效果：

32、1、由于本技术采用硫酸铝作为水处理剂的主要成分，硫酸铝在水解时可水解出a1(oh)3胶体，由于al3+带正电，对负电性极强的氟离子有较强的电中和吸附作用，在布朗运动作用下相互碰撞下生成络合物并由a1(oh)3的吸附使它们凝聚形成沉淀，从而降低氟的含量。相较于采用聚氯化铝和活性氧化铝作为除氟剂相比，硫酸铝除氟后，不易产生氯离子残留或氯离子散失，降低对水体二次污染的可能性；同时，也不存在吸附效果不佳的问题，能够高效、稳定去除水体中的氟离子。

33、2、本技术中优选利用茶叶与壳聚糖制备复合膜，茶叶表面具有较多的孔隙结构以及较大的比表面积，能够有效吸附并去除水中的氟离子。壳聚糖为天然高分子和环境友好型的吸附剂，其分子链中大量的氨基可以较好地结合水中氟化物。因此，采用茶叶与壳聚糖制备复合膜，能够得到具有较多孔隙结构以及多吸附基团的膜结构，膜结构的加入，能够对除氟剂中的其余组分进行负载，形成多结构复合吸附体系；并且延长水流与水处理剂之间的接触时间与接触面积，进一步提高水处理剂的除氟效果。此外，壳聚糖能够与硫酸铝进行复配，进而使水处理剂获得二次微絮凝作用，再次提高水处理剂对氟离子的絮凝去除效果。

34、3、本技术中优选聚丙烯腈纤维负载于复合膜上，聚丙烯腈纤维具有直径非常小且均匀、比表面积大、吸附质与吸附剂的传质力小等优点，使其获得较优的吸附速率，并且聚丙烯腈纤维的活性基团存在于纤维表面，便于再生，适宜循环使用。通过聚丙烯腈纤维或棉花纤维的负载，能够在复合膜表面增加纤维状结构，增大絮凝剂与水中氟离子的接触面积，并能够利用纤维结构对氟离子进行吸引，提高水处理剂对氟离子的去除效果。

35、4、孔石莼为藻类材料，自身具有较多的孔隙结构以及多种纤维素、半纤维素，具有较佳的吸附效果，能够对水中的氟进行吸附。同时，由于孔石莼呈片状结构，能够在水处理剂中引入片层结构，增大氟离子与水处理剂的接触面积。孔石莼为生物材料，繁衍迅速，数量庞大，具有较优的经济效益。