申请日2014.03.31
公开(公告)日2015.09.30
IPC分类号C02F1/58; C02F101/14; C01G25/04; C02F1/52
摘要
本发明涉及用于去氟的水处理用无机凝结剂及其制造方法，依靠在废水内的氟发生凝集反应时作为重要因素起作用的铝和盐基度及镁，获得提高去氟能力的铝镁氯化物状态无机凝结剂，通过该无机凝结剂提高去氟效率，通过提高去氟能力的铝镁氯化物态无机凝结剂制造弱碱性氯化铝镁，通过化学处理让下水或污废水所含氟发生凝集反应，使之形成絮凝物易于沉淀，提高氟凝集能力及去氟效率，可最大限度减少污泥生成量，可显著降低废水去氟处理费用。所述用于去氟的水处理用无机凝结剂，其混合氢氧化铝30～35重量%，盐酸65～70重量%形成混合合成物，包括所述混合合成物57～65重量%，锆化合物1～5重量%，盐酸19～23重量%及水15重量%。
权利要求书
1.一种用于去氟的水处理用无机凝结剂，其特征在于：
混合氢氧化铝(Al(OH)3)30～35重量%，盐酸(HCl)65～70重量%形成混 合合成物，
包括所述混合合成物57～65重量%，锆化合物1～5重量%，盐酸(HCl) 19～23重量%及水(H2O)15重量%。
2.根据权利要求1所述的用于去氟的水处理用无机凝结剂，其特征 在于：
所述锆化合物是选自氯氧化锆(ZrOCl2)、氯化锆(ZrCl4)、氢氧化锆 (Zr(OH)4)、硫酸锆(ZrSO4)的某一种。
3.一种用于去氟的水处理用无机凝结剂制造方法，其特征在于：包 括
(a)搅拌混合氢氧化铝(Al(OH)3)30～35重量%，盐酸(HCl)65～70重 量%调配混合物的步骤;
(b)把所述(a)步骤的混合物，在温度100～200℃及压力3～5kgf/cm2条件下，反应6～8小时，生成如下化学式(1)表示的含铝氯化物的1次 合成物的步骤;
[Al2(OH)nCl6-n]m(式中n=0.6,m=10)................化学式(1)
(c)把所述(b)步骤的1次合成物57～65重量%，锆化合物1～5重 量%，盐酸(HCl)19～23重量%及水(H2O)15重量%，以70～90℃温度 加热50～70分钟的同时搅拌混合，生成2次合成物的步骤;
(d)把所述(c)步骤的2次合成物以30～80℃、30～90rpm条件，搅 拌0.5～1小时，制造含铝氯化物和含锆氯化物得到稳定的弱碱性氯化铝锆 (AMC)合成物的步骤。
4.根据权利要求3所述的用于去氟的水处理用无机凝结剂制造方法， 其特征在于：
所述(c)步骤的镁化合物是选自氯氧化锆(ZrOCl2)、氯化锆(ZrCl4)、 氢氧化锆(Zr(OH)4)、硫酸锆(ZrSO4)的某一种。
5.根据权利要求3所述的用于去氟的水处理用无机凝结剂制造方法， 其特征在于：
所述(d)步骤制造的弱碱性氯化铝锆，其氧化铝(Al2O3)浓度为5～15%， 盐基度为0.1～10%及锆浓度为0.1～5%。
说明书
用于去氟的水处理用无机凝结剂及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于去氟的水处理用无机凝结剂及其制造方法，尤其涉及 一种依靠在废水内的氟发生凝集反应(agglutination reaction)时作为重要 因素起作用的铝和盐基度(basicity)及锆，获得提高去氟能力的铝锆氯化 物(chloride)状态无机凝结剂，通过该无机凝结剂进一步提高去氟效率， 通过提高去氟能力的铝锆氯化物态无机凝结剂制造弱碱性(Weakly basic) 氯化铝锆，通过化学处理让下水或污废水所含氟发生凝集反应，使之形成 絮凝物(floc)易于沉淀，可进一步提高氟凝集能力，提高去氟效率，可 最大限度减少污泥(sludge)生成量，可显著降低废水去氟处理费用的用 于去氟的水处理用无机凝结剂及其制造方法。
背景技术
随着工业的日益发达，正产生大量包括废水在内的各种环境污染物。 这种环境污染物的排出会导致大气、水、土壤严重污染。随着人们对环境 污染的重视，目前降低环境污染物的排放，有效处理、减少工业废弃物已 经成为人类面临的重要课题。
所述环境污染物中占据最大比例的工业废弃物，其种类非常多，如废 酸、废碱、废油、污泥、废石棉、废农药、废合成高分子化合物等，处理 这些各种各样的废弃物，需要投入相当大的努力和费用。
尤其，处理废水的技术通常利用化学凝聚或微生物处理、离子交换、 吸附剂氧化法等。为了化学凝聚，通常使用铁盐系无机凝结剂或铝系无机 凝结剂。而单独使用这些无机凝结剂时，即便提高其使用量，有时还是无 法去除浮游物、溶解性有机质(dissolved organic matter)等。为了解决这 一问题，需要增加净水处理的负载量，而这会导致自来水价格上升的问题， 存在副作用。尤其，洪水等原因引发暂时性原水浊度上升或夏天pH值变 化大时，很难只用无机凝结剂进行有效的凝集反应。
另外，使用铝系无机凝结剂时，处理水会存在残留铝。据报告，铝是 引发又称阿兹海默氏症(Alzheimer's disease)的老年痴呆症等脑部疾病的 原因之一。在韩国，从1996年起限制饮用水中的铝浓度为0.2㎎/l以下， 为了处理废水，大量使用铝系无机凝结剂受到很大的局限。铁盐系无机凝 结剂如果使用过量，则处理水会发红，而且产生很多污泥，且由于产生铁 细菌(Iron bacteria)、引发异味，或者沉淀在水管中，产生水垢(scale)。
氟元素由于化学活性强，用于多种化学反应。尤其在清洗及蚀刻中使 用含氟化合物的电子产品工厂排放的废水以氟化钠(NaF)、氟化铝(AlF3)， 氟化氢(HF)形式含有大量氟元素，处理废水非常困难，而韩国水质环 境保全法规定这些氟化物的排放标准为15ppm以下，大气环境保全法规 定了气态氟化物的排放标准。
处理含氟废水的方法大体上有使用离子交换树脂和多孔铝的方法，使 用Ca化合物及Al化合物的沉淀法，使用稀土类化合物的沉淀法等。而使 用离子交换树脂和多孔铝的方法，由于交换容量存在局限，很难适用于工 业废水处理，工业去氟中通常适用依靠Ca和Al或稀土类化合物的沉淀法。
使用Ca和Al化合物去氟时，虽然可以同时去除COD(化学需氧量， Chemical Oxygen Demand)，但其氟离子去除效率低，存在投放剂量大、 产生很多污泥的缺陷。
而利用稀土类化合物的方法，虽然其去氟效率高，投放剂量及处理残 留物少，作为去氟剂性能优秀，但其去除废水中COD的效率不足。从而， 想通过稀土类化合物同时去除非中中的氟和COD时，需要大量投放昂贵 的稀土类元素，而使用其他专门去除COD的水处理剂时，会存在让工序 变得复杂，加大设备的问题。
而大韩民国注册专利第10-0984448号公开了一种废水去氟方法，其 利用电熔炉(electric furnace)的还原炉渣(slag)，稳定去除高浓度含氟 废水中的氟。
其公开的具体技术细节为包括第1步骤，把含氟废水灌入填充塔后， 向所述填充塔内投放电熔炉还原炉渣，以荧石(CaF2)形式，沉淀去除废水 中的氟;第2步骤，把第1步骤的废水注入反应凝集槽，投放消石灰 (Ca(OH)2)，凝集沉淀废水中的残余氟元素;第3步骤，把实施第2步骤后 的废水排出到沉淀槽，只排放上清液;通过这些步骤去除废水中的氟。
但是现有技术的废水去氟方法，不仅需要使用处理高浓度含氟废水的 填充塔、反应凝集槽及沉淀槽等设施，增加经济负担，而且第1、2步骤 投入让氟发生凝集反应的电熔炉还原炉渣和消石灰(Ca(OH)2)，使作业效率 及去氟效率大幅降低。
先行技术文献
专利文献
(专利文献1)大韩民国注册专利公报第10-0984448号(注册日：2010 年09月20日)
发明内容
发明的课题
本发明是为了解决上述现有问题点而提出的发明，其目的在于提供一 种用于去氟的水处理用无机凝结剂，依靠在废水内的氟发生凝集反应时作 为重要因素起作用的铝和盐基度及锆，获得提高去氟能力的铝锆氯化物状 态无机凝结剂，通过该无机凝结剂进一步提高去氟效率。
本发明的另一目的在于提供一种用于去氟的水处理用无机凝结剂制 造方法，通过提高去氟能力的铝锆氯化物态无机凝结剂制造弱碱性氯化铝 锆，通过化学处理让下水或污废水所含氟发生凝集反应，使之形成絮凝物 易于沉淀，进一步提高氟凝集能力，提高去氟效率，最大限度减少污泥生 成量，显著降低废水去氟处理费用。
技术解决方案：
为了达到上述目的，本发明提供一种用于去氟的水处理用无机凝结 剂，其特征在于：
混合氢氧化铝(Al(OH)3)30～35重量%，盐酸(HCl)65～70重量%形成混 合合成物，
包括所述混合合成物57～65重量%，锆化合物1～5重量%，盐酸(HCl) 19～23重量%及水(H2O)15重量%。
所述镁化合物是选自锆化合物是选自氯氧化锆(ZrOCl2)、氯化锆 (ZrCl4)、氢氧化锆(Zr(OH)4)、硫酸锆(ZrSO4)的某一种。
另外，本发明提供一种用于去氟的水处理用无机凝结剂制造方法，其 特征在于：包括
(a)搅拌混合氢氧化铝(Al(OH)3)30～35重量%，盐酸(HCl)65～70重 量%调配混合物的步骤;
(b)把所述(a)步骤的混合物，在温度100～200℃及压力3～5kgf/cm2条件下，反应6～8小时，生成如下化学式(1)表示的含铝氯化物的1次 合成物的步骤;
[Al2(OH)nCl6-n]m(式中n=0.6,m=10)................化学式(1)
(c)把所述(b)步骤的1次合成物57～65重量%，锆化合物1～5重 量%，盐酸(HCl)19～23重量%及水(H2O)15重量%，以70～90℃温度 加热50～70分钟的同时搅拌混合，生成2次合成物的步骤;
(d)把所述(c)步骤的2次合成物以30～80℃、30～90rpm条件，搅 拌0.5～1小时，制造含铝氯化物和含锆氯化物得到稳定的弱碱性氯化铝锆 (AMC)合成物的步骤。
所述(c)步骤的镁化合物是选自氯氧化锆(ZrOCl2)、氯化锆(ZrCl4)、 氢氧化锆(Zr(OH)4)、硫酸锆(ZrSO4)的某一种。
所述(d)步骤制造的弱碱性氯化铝锆，其氧化铝(Al2O3)浓度为5～15%， 盐基度为0.1～10%及锆浓度为0.1～5%。
发明效果
本发明提供一种用于去氟的水处理用无机凝结剂，依靠在废水内的氟 发生凝集反应时作为重要因素起作用的铝和盐基度及锆，获得提高去氟能 力的铝锆氯化物状态无机凝结剂，可以通过该无机凝结剂进一步提高去氟 效率。
本发明提供一种用于去氟的水处理用无机凝结剂制造方法，通过提高 去氟能力的铝锆氯化物态无机凝结剂制造弱碱性氯化铝锆，通过化学处理 让下水或污废水所含氟发生凝集反应，可以使之形成絮凝物易于沉淀，进 一步提高氟凝集能力，提高去氟效率，可以最大限度减少污泥生成量，显 著降低废水去氟处理费用。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明 实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本 发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领 域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。