[发明专利]一种多层结构除氟剂及其制备方法和应用

说明书

本发明专利公开了一种多层结构除氟剂，包括三层结构：内层为无机纳米材料；中间层为带氨基的聚合物层；外层为亲水性链段和憎水性链段共聚形成的共聚层。本发明还提供了上述除氟材料的制备方法：(1)将无机纳米材料、烯类单体A、引发剂、分散剂和表面活性剂分散于反应介质中，边加热边搅拌，反应0.5‑2h得到反应液I；(2)将烯类单体B、烯类单体C、交联剂和引发剂加入到反应液I中，控温反应0.5‑2h；(3)升温至55‑75℃，反应6‑12h后停止加热；(4)冷却后洗涤后干燥即得。本发明所制备的除氟材料，对不同氟离子浓度和不同酸度的污酸废水均表现较高的除氟性能。除此以外，该除氟材料能够循环利用，较传统的除氟技术具有很好的优势。

技术领域

本发明涉及有色金属冶炼污酸治理以及常见含氟废水除氟应用领域，具体涉及到一种除氟材料的制备方法及对有色金属冶炼污酸的除氟应用。

背景技术

有色金属冶炼行业生产过程中会产生大量的酸性废水，并由此带来了一系列的环境问题，对人类的生存与生活构成了很大的威胁。据资料统计，在我国工业总生产废水量中，冶金制造业产生的含氟废酸排放量占了很大的比重，约占15％。酸性废水的成分复杂多样化。若这些废水不经处理直接排放，不仅浪费水资源，腐蚀管道，造成经济损失，废水中的有害物质将会严重威胁全球的环境。

有色金属冶炼污酸废水体系成分比较复杂，其中含有多种阴离子，主要阴离子为高浓度的硫酸根、氟离子、氯离子以及砷，同时还含有多种危害程度较大的重金属阳离子，如铜、铅、镉等，处理起来相当繁琐。近些年来矿石中氟、氯含量逐渐增加，加上传统的冶炼废酸处理技术主要是针对除去重金属离子而展开的，对氟的去除研究相对较少，且含氟废酸对环境、对企业都造成了巨大的损失，因此除去污酸废水中的氟离子成了近些年研究的热点。

目前对金属冶炼废酸的处理方法主要是投加大量的生石灰或石灰乳，用来除去重金属离子和部分氟离子，这些方法普遍存在一个问题，废酸中的有价金属和部分氟离子都转移到废渣中去了，导致资源浪费，加上处理过程中产生大量的废渣，堆积成山，二次污染严重，出水浓度也很难达到相关要求。虽然现在已经有很多种方法用来处理金属冶炼废酸，但都停留在小规模阶段，不能进行大规模生产。有的处理技术繁琐，成本太高，不适合大规模生产；有的则处理效果不明显，常需要结合其他方法共同处理。进入21世纪以来，我国有色金属冶炼工业发展迅速，生机勃勃，一定程度上为我国经济创造巨大的收益，得到了政府部门的肯定与认可。但站在另一个角度看，规模的扩大，产量的剧增，由此产生的酸性污水也愈来愈多,排放的金属离子也越来越复杂，由此带来的水污染也越来越严重。

现有的除氟方法已经很多，由于废水的性质、成分以及来源不同，不同的废水适用的除氟技术也会不同，每一种除氟技术都具有自己独特的优越性,同时存在一些自己的不足。其中化学沉淀法操作简单、流程简短，但出水往往达不到氟离子排放要求，且二次污染严重；吸附法由于吸附容量的有限性，只能吸附浓度较小的废水，而且处理过程比较复杂，吸附剂的吸附能力也会随着吸附次数的增多而下降。电化学法则由于运行成本太高、装置设备的要求很高，不适合工业处理大量含氟废水。因此在处理大量废水时，不仅要考虑除氟效率，而且需要兼顾经济效益和适用规模。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种多层结构除氟剂及其制备方法。

本发明通过制备一种无机纳米材料与烯类单体聚合物相结合的除氟材料，用来除去金属冶炼废酸中氟离子，同时对其他的含氟废水也有较好的除氟效果。对处理金属冶炼废酸中高浓度的氟离子又提供了一种可行性的方案。既节约了处理成本又保护了环境，一定程度上实现了资源综合利用，可创造巨大的经济效益和社会效益。