[发明专利]一种净化含氟废水的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及工业废水处理领域，具体涉及一种净化含氟废水的方法和装置。

背景技术

氟是最活跃的非金属元素，与多种元素和化学物易发生反应。同时氟也是人体必需的微量元素之一，主要通过饮水、呼吸和食物摄入体内。氟的过多摄取会对人体健康的带来不良影响。饮用水含氟量大于1.0mg/L时，长期饮用可引起氟斑牙、氟骨症。当含氟量超过6.0mg/L时，即可引起残疾性的重度氟骨症，表现为骨骼变形、全身疼痛、丧失劳动能力甚至瘫痪。

氟化物是水质的毒理学指标，广泛存在于自然界的水体中，工业上，冶金、炼焦、电镀、电子、玻璃、化肥、农药等诸多行业所排放的废水中常常含有高浓度的氟化物。目前，国内大多数生产厂尚无完善的含氟废水处理设施，排放的废水中氟含量超过排放标准，出水水质不稳定，严重污染环境、影响人类健康。

目前，国内外常用的含氟废水处理方法主要有：沉淀法、混凝法和吸附法等。其中沉淀法主要是利用石灰形成氟化物沉淀来去除水中的氟离子，但是该方法中产生的沉淀会包裹在石灰表面使药品不能充分使用，导致用药量大，污泥量大且脱水困难，且出水浓度一般在15mg/L以上，继续进行深度处理，很难形成沉淀物；混凝法主要利用铁盐和铝盐吸附水中的氟离子，使胶粒凝聚为絮状物沉淀加以去除，该方法处理工艺较复杂、处理费用高、去除效果干扰因子多，出水水质不稳定；吸附法主要利用活性氧化铝、沸石等吸附剂将氟离子吸附在固定表面来达到除氟目的，该方法吸附剂的吸附容量小、处理时间长且重复使用效果不佳。

与上述方法相比，离子交换法以其无毒、污染小、自动化程度高、操作简便、离子交换树脂树脂再生之后交换容量稳定、可重复使用等优势常被用于去除水中氟离子，但现多见于实验室研究。此外，目前采用的阴离子交换树脂对阴离子的吸附具有选择性，选择顺序为：SO₄^2->I^->NO^3->CrO₄^2->Br^->SCN^->Cl^->F^-，对氟的选择性比较靠后，竞争吸附的结果使吸附介质对氟离子的去除效果不理想。

氟是Ⅱ类污染物，规定最高允许浓度一般应不超过10mg/L，但有的城市颁发了更为严格的地方标准，如要求小于5mg/L。而现有的净化方法包括离子交换法均无法达到如此高要求的除氟效果，因此需要一种能够进行深度净化含氟废水的方法和装置，以适应越发严格的排污标准。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种净化含氟废水的方法和装置，使得该方法能够深度净化含氟废水，降低废水中氟离子的含量。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种净化含氟废水的方法，包括：

含氟废水以10BV/h流速通过式Ⅰ所示结构的大孔树脂进行净化；

所述n为聚合度。需要说明的是，Al和N之间的化学键为螯合键，与P和O之间的化学键不交叉。

在现有离子交换法中，阴离子交换树脂除了能够吸附氟离子外，还能够吸附其他阴离子，不具备单一选择性，且对氟的选择性比较靠后，竞争吸附的结果使吸附介质对氟离子的去除效果不理想。本发明选择一种新型阴离子交换树脂，即式Ⅰ所示结构的大孔树脂，其由购自于罗门哈斯的IRC747型号离子交换大孔树脂经AlCl₃和NaOH两次树脂转型制备获得，呈均一颗粒状。式Ⅰ所示结构的大孔树脂是一种纳米金属负载材料，其以苯乙烯-二乙烯基苯聚合物为树脂母体并连接有纳米孔径级铝的氧化物为官能团，通过铝的氧化物表面的羟基与氟离子发生反应，以达到特性吸附氟离子的目的，反应原理见图1。其特殊的官能团结构使其对氟离子具有高效单一的选择性能，而对其他阴离子吸附作用甚微，打破了常规阴离子交换树脂对氟离子选择性靠后的瓶颈。

其中，本发明式Ⅰ所示结构的大孔树脂制备方法如下，反应原理图参见图2和图3：

第一步、在常温常压条件下，用质量百分数为10%-15%的AlCl₃溶液，以3.5BV/h流速通过C747树脂，获得式Ⅱ所示结构的大孔树脂；

第二步、在常温常压条件下，用质量百分数为4%的NaOH溶液，以3.5BV/h流速通过式Ⅱ所示结构的大孔树脂即获得式Ⅰ所示结构的大孔树脂。