CN105597656B - 一种利用聚氯化铝生产残渣制备除氟剂的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种除氟剂领域，一种利用聚氯化铝生产残渣制备除氟剂的方法，将聚氯化铝生产残渣与碳酸钙和铝灰混合均匀，经焙烧后粉碎过筛制得。有益效果：本发明利用烧结的方法使物质中见形成了疏松多孔的通道，以达到吸附除氟的目的；另外，聚氯化铝残渣里面含有羟基铝的络合物可以在焙烧过程中与硅钙形成共聚物，在水体中可以中和水体中的酸性，使氟离子与铝离子形成稳定的氟化铝。除氟剂可以直接在滤柱中使用。便于回收，回收的材料可以用于制作建材。
Description
技术领域
本发明涉及一种除氟剂领域，尤其涉及一种利用聚氯化铝生产残渣制备除氟剂的方法。
背景技术
目前普遍使用的无机混凝剂主要分为两大类：铝盐和铁盐。铝盐中以聚氯化铝、硫酸铝、氯化铝为主。而聚氯化铝目前中国的年产量已经达到年产固体300万吨的规模。聚氯化铝生产主要采用盐酸、铝矾土或氢氧化铝、铝酸钙粉混合反应的方法。由于铝矾土和铝酸钙粉不能完全溶解，生产过程中会产生少量的压滤残渣，无组织堆放会对环境产生较恶劣的影响，如何发挥这部分残渣的价值一直是水处理剂行业努力的方向。
铝灰是加工铝型材或者铝板打磨过程中生成的。经过提取后氧化铝含量较低，但是二氧化硅的含量较高。而且在国内这部分固废的产量也相当可观。如何综合利用也是一个研究方向。
氟抑制植物的新陈代谢，影响植物的呼吸作用和光合作用，最终导致植物死亡。长期摄入大量氟离子也会使人体致病。长期饮用氟浓度高于3mg/L以上的水会引起氟骨病以及其他一些疾病，甚至会诱发肿瘤的发生，严重威胁人体健康。除氟的方法很多，大多采用的都是钙的化合物，但是会导致水中钙盐残留过多。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在聚氯化铝生产残渣不能充分利用，对环境产生较恶劣影响的缺陷，提供一种利用聚氯化铝生产残渣制备除氟剂的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用聚氯化铝生产残渣制备除氟剂的方法，将聚氯化铝生产残渣与碳酸钙和铝灰混合均匀，经焙烧后粉碎过筛制得。
作为优选，所述的聚氯化铝残渣、碳酸钙和铝灰的质量比为4：(3～4)：(2～3)。
进一步地，所述聚氯化铝生产残渣的组分及重量百分比如下：18％≤氧化铝≤22％、15％≤氯化钙≤18％、3％≤二氧化钛≤8％、8％≤三氧化二铁≤13％、19％≤二氧化硅≤25％、13％≤水分≤18％、9％≤其他≤12％。
作为优选，所述的碳酸钙有效质量百分含量大于等于70％。
作为优选，所述的铝灰的组分及重量百分比为：8％≤氧化铝≤15％、12％≤氧化钙≤18％、30％≤二氧化硅≤35％、10％≤硫化物≤18％、3％≤水分≤10％、16％≤其他≤25％。
作为优选，所述的焙烧温度为700～900℃。
进一步地，所述的聚氯化铝残渣为利用盐酸、氢氧化铝、铝酸钙粉生产聚氯化铝过程中产生的废渣或利用盐酸、铝矾土或铝酸钙粉生产聚氯化铝过程中产生的废渣。
作为优选，所述过筛后成品粒径为50～80目。
有益效果：本发明利用烧结的方法使物质中形成了疏松多孔的通道，以达到吸附除氟的目的；另外，聚氯化铝残渣里面含有羟基铝的络合物可以在焙烧过程中与硅钙形成共聚物，在水体中可以中和水体中的酸性，使氟离子与铝离子形成稳定的氟化铝。除氟剂可以直接在滤柱中使用。便于回收，回收的材料可以用于制作建材。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是除氟剂成品扫描电镜照片(250倍)；
图2是除氟剂成品扫描电镜照片(1000倍)；
图3是除氟剂成品扫描电镜照片(2500倍)。
具体实施方式
实施例1
取盐酸、氢氧化铝、铝酸钙粉生产聚氯化铝过程中产生的废渣400g、铝灰300g、重质碳酸钙300g(有效含量98％)，在750℃条件下焙烧2h，制得除氟剂，然后再球磨机中研磨至50～80目，过筛，制得成品。成品的扫面电镜照片如图1～3所示，从图中可以看出，其内部形成了疏松多孔的结构。
经测定其中废渣的组分及重量百分比如下氧化铝20％、氯化钙15％、二氧化钛5％、三氧化二铁10％、二氧化硅25％，水分15％，其他10％；
所述的铝灰的组分及重量百分比为氧化铝10％、氧化钙15％、二氧化硅30％、硫化物15％、水分7％、其他23％。
实施例2
取盐酸、铝矾土、铝酸钙粉生产聚氯化铝过程中产生的废渣400g、重质碳酸钙400g(有效含量大于70％)、铝灰200g，在900℃条件下焙烧2.5h，制得除氟剂，然后再球磨机中研磨至50～80目，过筛，制得成品。
经测定其中废渣的组分及重量百分比如下氧化铝22％、氯化钙18％、二氧化钛3％、三氧化二铁13％、二氧化硅19％，水分13％，其他12％；
所述的铝灰的组分及重量百分比为氧化铝15％、氧化钙18％、二氧化硅30％、硫化物18％、水分3％，其他16％。
实施例3
取盐酸、铝矾土、铝酸钙粉生产聚氯化铝过程中产生的废渣400g、重质碳酸钙350g(有效含量大于85％)、铝灰250g，在700℃条件下焙烧2.5h，制得除氟剂，然后再球磨机中研磨至50～80目，过筛，制得成品。
经测定其中废渣的组分及重量百分比如下氧化铝18％、氯化钙18％、二氧化钛8％、三氧化二铁8％、二氧化硅21％，水分18％，其他9％；
所述的铝灰的组分及重量百分比为氧化铝8％、氧化钙12％、二氧化硅35％、硫化物10％，水分10％，其他25％。
对比例1
将实施例1中铝灰原料去除，其他条件同是实施例1。
对比例2
将对比例1中焙烧条件调整为1250℃，其他条件同对比例1。
气体吸附BET法是测定固态物质比表面积最常用的方法之一。利用SA3100型比表面积和孔径分析仪测定除氟剂的BET比表面积和孔体积以及孔结构分析列于表1和2。
表1除氟剂的BET比表面积和孔体积
表2除氟剂的孔径及其分布
| 除氟剂 | 孔径(nm) | <6 | 6～8 | 8～10 | 10～12 | 12～16 | 16-20 | 20～80 | 80< |
| 实施例1 | 孔径分布(％) | 34.55 | 14.37 | 8.22 | 6.74 | 6.71 | 5.00 | 18.73 | 5.68 |
| 实施例2 | 孔径分布(％) | 34.32 | 14.86 | 8.52 | 6.55 | 6.12 | 6.30 | 19.56 | 3.77 |
| 实施例3 | 孔径分布(％) | 33.62 | 14.14 | 8.66 | 7.20 | 7.60 | 5.54 | 17.52 | 5.72 |
| 对比例1 | 孔径分布(％) | 8.30 | 6.25 | 8.56 | 22.52 | 10.33 | 12.69 | 20.62 | 10.73 |
| 对比例2 | 孔径分布(％) | 2.95 | 6.28 | 5.83 | 10.22 | 25.42 | 14.50 | 22.20 | 12.60 |
从表1和表2中可以得到本发明方法(实施例1～3)制备的除氟剂相比于对比例1(未加入铝灰)中具有较大的比表面积和孔体积，这可能与铝灰中硫化物对烧结温度的影响有关，由于硫化物存在使得焙烧温度降低。而虽然对比例2中相应提高了焙烧温度，其最终制得的除氟剂颗粒比表面积和孔体积仍远小于实施例1～3制备的除氟剂，且实施例1～3制备的除氟剂孔径分布集中在8nm以下，而对比例2中孔径分布集中在16mm以上，这将会影响其除氟效果。
将上述各实施例及对比例制备的除氟剂进行除氟效果的测试，除氟效果如表3中数据所示，其中测试条件为水体初始氟含量为12500mg/L，水温为20℃，pH值6.5，除氟剂在水体中停留时间为30min。
表3除氟剂除氟效果
| 除氟剂 | 投加量/(g/L) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 实施例1 | 氟含量/(mg/L) | 12500 | 6120 | 3430 | 1162 | 151 | 6 |
| 实施例2 | 氟含量/(mg/L) | 12500 | 6125 | 3410 | 1150 | 156 | 8 |
| 实施例3 | 氟含量/(mg/L) | 12500 | 6118 | 3425 | 1165 | 148 | 7 |
| 对比例1 | 氟含量/(mg/L) | 12500 | 9836 | 6842 | 3436 | 1008 | 236 |
| 对比例2 | 氟含量/(mg/L) | 12500 | 9013 | 6182 | 3005 | 823 | 196 |
应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (4)
1.一种利用聚氯化铝生产残渣制备除氟剂的方法，其特征在于：将聚氯化铝生产残渣与碳酸钙和铝灰混合均匀，经焙烧后粉碎过筛制得，所述聚氯化铝生产残渣的组分及重量百分比如下：18％≤氧化铝≤22％、15％≤氯化钙≤18％、3％≤二氧化钛≤8％、8％≤三氧化二铁≤13％、19％≤二氧化硅≤25％、13％≤水分≤18％、9％≤其他≤12％，所述的铝灰的组分及重量百分比为：8％≤氧化铝≤15％、12％≤氧化钙≤18％、30％≤二氧化硅≤35％、10％≤硫化物≤18％、3％≤水分≤10％、16％≤其他≤25％，所述的焙烧温度为700～900℃，所述的聚氯化铝残渣为利用盐酸、氢氧化铝、铝酸钙粉生产聚氯化铝过程中产生的废渣或利用盐酸、铝矾土或铝酸钙粉生产聚氯化铝过程中产生的废渣。
2.根据权利要求1所述的利用聚氯化铝生产残渣制备除氟剂的方法，其特征在于：所述的聚氯化铝残渣、碳酸钙和铝灰的质量比为4：(3～4)：(2～3)。
3.根据权利要求1或2所述的利用聚氯化铝生产残渣制备除氟剂的方法，其特征在于：所述的碳酸钙有效质量百分含量大于等于70％。
4.根据权利要求1所述的利用聚氯化铝生产残渣制备除氟剂的方法，其特征在于：所述过筛后成品粒径为50～80目。
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