金属-腐殖酸/氧化铝新型吸附剂 在光伏产业含氟废水处理中的应用

为处理为环境危害极大的高浓度含氟废水

四川师范大学的研究员们带来了他们的作品

金属-腐殖酸/氧化铝新型吸附剂

在光伏产业含氟废水处理中的应用

项目所属科学技术领域

属于环境科学与工程学科，废水处理领域。

主要内容

该项目以高浓度含氟废水为处理对象，以吸附剂为处理主体，以提高吸附剂的吸附容量为目标，研发新型除氟吸附剂，探讨其对氟的吸附性能和机理。并将该吸附剂用于光伏产业含氟废水处理，研究影响吸附处理效果的条件因素，探讨与钙盐沉淀、铝盐絮凝沉淀等处理单元的组合及其组合优化，优化工艺参数。

技术方案：

 创新点：

针对钙盐和铝盐二级处理后出水中存在有大量络合态氟而用传统吸附剂难于有效吸附去除的问题，研发了廉价、高效的Me-HA/Al除氟吸附剂。该吸附剂的制备采用自然界广泛存在的腐植酸为原料通过溶胶凝胶法制得，不仅制备方法简单，而且可同时有效去除水中络合态氟和游离态氟从而达到高效的吸附目的，具有较强的创新性。

市场机会与定位

目前对高浓度含氟废水的处理，钙盐沉淀法是广泛应用的方法。但由于生成的 CaF₂沉淀被Ca(OH)₂包裹于颗粒表面，使之不能被充分利用，即使投药量很大也难以达到较高的去除率。采用CaCl₂与Ca(OH)₂共沉淀的方法则需保持一定的氟钙比才有较好的去除效果。在水质波动较大的条件下，钙的投加量不易控制，去除效果不稳定。在钙盐沉淀出水中，投加铝盐等混凝剂可进一步去除游离态氟，但在水中含大量络合态氟与其它杂质（如SO₄^2-，Cl^-等）的条件下，需增大药剂投加量才有较高去除率，且除氟效果受搅拌条件、沉降时间等影响较大。本研究实践充分证明，在钙盐沉淀过程中，运用pH为控制参数，易于工程操作又能达到稳定除氟的目的；铝盐混凝+吸附技术深度处理钙盐沉淀出水，既可有效减少铝盐投加量，又可使氟化物稳定达标排放。在吸附工序中，以腐植酸为原料，采用溶胶-凝胶法制备的新型除氟吸附材料具有价格低廉（腐植酸价格约500元/吨，商售的氧化铝约5000元/吨）制备方法简单，吸附效率高（可同时吸附水中游离态氟和络合态氟，对氟的吸附容量为60~280 mg/g，远高于商售的氧化铝的吸附容量1.05 mg/g），具有明显的技术经济优势。

生产销售计划

金属-腐植酸/ Al₂O₃凝胶除氟吸附剂可用溶胶-凝胶法制备，其制备方法为：将一定质量的氯化铝(AlCl₃)溶解于蒸馏水中，加入一定浓度的金属盐（如硝酸镧、氯化钙等）溶液，加热搅拌至液体温度达到60 ℃，在剧烈搅拌下加入浓度为腐殖酸钠(NaA)溶液，再调节溶液的pH 值为7，缓慢搅拌30 min，然后离心分离，将固体用蒸馏水进行洗涤后于69 ℃的烘箱中干燥24h （或于冷冻干燥器在温度为-10℃~-30 ℃的条件下干燥24h）。该制备方法操作可行，简单有效，课题组已申请相关专利。

研究证明，本项目所使用的铝盐混凝+吸附技术深度处理钙盐沉淀出水，既可有效减少铝盐投加量，又可使氟化物稳定达标排放。在吸附工序中，以腐植酸为原料，制备的新型除氟吸附材料，其价格（腐植酸价格约500元/吨）远低于商售的氧化铝（5000元/吨），该吸附材料制备方法简单，吸附效率高（可同时吸附水中游离态氟和络合态氟，且其氟的吸附容量为60~280 mg/g，远高于商售的氧化铝的吸附容量1.05 mg/g），具有明显的技术经济优势，因此，本研究成果具有良好的推广应用价值，销售可行。

盈利能力测试

该技术的核心是生产新型吸附剂，该吸附剂采用的原料价格低廉，生产过程简单，条件温和。产品所需投资主要是反应釜和干燥装置、研磨装置。所需投资约为1000元/吨，吸附剂的销售价格可达3000元/吨。

社会经济效益

通过本项目的实施，能够有效降低企业运行成本，对于光伏产业的可持续发展具有重要意义；对于现有光伏产业废水处理技术具有推动作用；对于改善当地人民的生活及健康水平具有重要意义。

本项目实施后，光伏产业废水氟离子排放量削减3800吨；明显降低了特征污染物的排放，减轻和缓解了当地水体污染，因而具有良好的环境效益。

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