公布日：2023.09.15
申請日：2023.07.03
分類號：C02F9/00(2023.01)I;C01C1/16(2006.01)I;C02F1/66(2023.01)N;C02F1/26(2023.01)N;C02F1/44(2023.01)N;C02F1/32(2023.01)N;C02F1/52(2023.01)N;C02F1/
30(2023.01)N;C02F1/02(2023.01)N;C02F1/24(2023.01)N;C02F1/42(2023.01)N
摘要
本發明涉及氟化銨回收技術領域，具體涉及一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，包括以下步驟：調整廢水的pH值，利用固相萃取法，選用有機溶劑進行萃取；光催化氧化：在廢水中加入光催化劑，利用紫外光照射，將廢水中的有機物部分轉化為碳酸鹽、水和氣態產物；添加沉淀劑，以促進氟化銨的沉淀；通過微波加熱廢水，以更高效的方式使氟化銨從廢水中轉化為固態；利用空氣浮選技術，通過注入氣體的方式生成氣泡，使得固態氟化銨附著在氣泡上浮至液面；利用微波加熱的方式；收集氟化銨。本發明，通過微生物降解、氧化還原反應和離子交換技術，將氟化銨廢水中的氟離子和銨離子有效地回收，減少了氟化銨廢水的直接排放。
權利要求書
1.一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：廢水預處理：調整廢水的pH值，利用固相萃取法，選用有機溶劑進行萃取，使得銨離子與氟離子更易形成氟化銨，并通過微濾方法去除廢水中的懸浮雜質；步驟二：光催化氧化：在廢水中加入光催化劑，利用紫外光照射，將廢水中的有機物部分轉化為碳酸鹽、水和氣態產物，以減少廢水的化學需氧量；步驟三：添加沉淀劑：向處理后的廢水中加入沉淀劑，以促進氟化銨的沉淀；步驟四：微波輔助水解沉淀：通過微波加熱廢水，以更高效的方式使氟化銨從廢水中轉化為固態；步驟五：空氣浮選固液分離：利用空氣浮選技術，通過注入氣體的方式生成氣泡，使得固態氟化銨附著在氣泡上浮至液面，實現與廢水的分離；步驟六：超聲波輔助脫水：利用超聲波的機械振動作用，提高脫水速率，提高氟化銨的純度；步驟七：微波熱處理：利用微波加熱的方式，將脫水后的氟化銨進一步干燥，使得氟化銨的水分進一步減少；步驟八：收集氟化銨：將經過熱處理后的氟化銨收集，獲得高純度的氟化銨。
2.根據權利要求1所述的一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，其特征在于，所述步驟一中的pH調整至6-8，有機溶劑采用乙醇。
3.根據權利要求1所述的一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，其特征在于，所述步驟二中的光催化劑采用TiO2(二氧化鈦)，具體的步驟為：將TiO2均勻地分散在廢水中，并在紫外光的照射下進行反應，在反應過程中，TiO2產生大量的羥基自由基，自由基具有高氧化性，氧化廢水中的有機物質，將其轉化為碳酸鹽、水和氣態產物。
4.根據權利要求1所述的一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，其特征在于，所述步驟三中的沉淀劑采用氫氧化鈉(NaOH)和氫氧化鈣(Ca(OH)2)。
5.根據權利要求1所述的一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，其特征在于，所述步驟四中的微波輔助水解具體步驟包括：調整微波功率：微波功率的調整可以影響到水解反應的效率，適當的微波功率可提高氟化銨的沉淀效率，微波功率為300-800W之間；設置微波處理時間：微波處理時間保證水解反應的充分進行，處理時間的長短會影響到氟化銨的沉淀量和純度，具體的處理時間為30-60分鐘；混合攪拌：在微波處理過程中，通過攪拌保持廢水的均勻混合，以促進氟化銨的生成和沉淀，采用機械攪拌或者氣體攪拌方式；控制反應溫度：微波處理過程中的反應溫度應控制在適當范圍，以防止過高的溫度導致氟化銨的分解或者氟離子的揮發，反應溫度控制為60-80攝氏度。
6.根據權利要求1所述的一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，其特征在于，所述步驟五中的空氣浮選固液分離具體為：攪拌廢水：將氣體攪拌進廢水中，形成氣泡，具體通過氣體噴嘴或者攪拌裝置來實現，氣泡與固態氟化銨的吸附：由于氟化銨的密度小于水，且其表面具有一定親水性，所以氟化銨顆粒會自然地附著在氣泡上，同時，通過調整廢水的pH值改變氟化銨的電荷狀態，從而提高氣泡與氟化銨的吸附效率；氣泡的浮升和固液分離：通過氣泡的浮升，將氣泡上附著的氟化銨顆粒帶到液面，實現固液分離，通過增大氣泡的大小和減小廢水的粘度來加快；收集浮升的氟化銨：將浮在液面的氟化銨通過刮板或者吸附裝置收集起來。
7.根據權利要求1所述的一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，其特征在于，所述步驟七中的微波熱處理具體為：設置微波參數：根據氟化銨的性質和微波設備的能力，設置微波的頻率、功率和加熱時間，微波頻率在2.45GHz，功率在450W，加熱時間在15分鐘；平均分布氟化銨：將氟化銨平均分布在微波反應器內，以保證微波能夠均勻地穿透到氟化銨的每個部分，從而實現全面的熱處理。控制加熱溫度：微波熱處理的溫度應適當，過高的溫度可能會導致氟化銨的分解，過低的溫度則不能有效地去除水分，加熱溫度應控制90攝氏度；冷卻和收集：微波熱處理后的氟化銨需要進行適當的冷卻，以防止由于溫度過高導致的自燃或者分解，冷卻后的氟化銨通過篩分、吸附等方法進行收集。
8.根據權利要求1所述的一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，其特征在于，還包括對收集的氟化銨進行純化處理，以提高氟化銨的純度，所述純化處理采用離子交換方式。
9.根據權利要求8所述的一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，其特征在于，所述離子交換過程主要包括以下步驟：選擇離子交換樹脂：選擇對氟離子和銨離子具有選擇性的離子交換樹脂；預處理離子交換樹脂：使用前，離子交換樹脂需要進行預處理，水洗、酸洗、堿洗，以去除樹脂中的雜質和非活性離子，同時激活樹脂中的交換離子；進行離子交換：廢水通過離子交換樹脂床，在水流通過樹脂床的過程中，廢水中的氟離子和銨離子與離子交換樹脂中的離子進行交換，氟離子和銨離子被離子交換樹脂吸附，而樹脂中的離子則會被釋放到廢水中；收集富集離子的樹脂：離子交換后的樹脂含有大量的氟離子和銨離子，將其收集起來，以便進行后續的處理和回收；再生離子交換樹脂：通過酸、堿或鹽溶液將樹脂中吸附的離子洗脫，從而恢復樹脂的交換容量，使其可以再次進行離子交換；處理和回收氟化銨：將含有氟離子和銨離子的樹脂進行熱處理、水解，從而將氟離子和銨離子轉化為氟化銨，然后通過固液分離、烘干等步驟回收氟化銨。
發明內容
基于上述目的，本發明提供了一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法。
一種從氟化銨廢水中回收氟化銨的方法，包括以下步驟：
步驟一：廢水預處理：調整廢水的pH值，利用固相萃取法，選用有機溶劑進行萃取，使得銨離子與氟離子更易形成氟化銨，并通過微濾方法去除廢水中的懸浮雜質；
步驟二：光催化氧化：在廢水中加入光催化劑，利用紫外光照射，將廢水中的有機物部分轉化為碳酸鹽、水和氣態產物，以減少廢水的化學需氧量；
步驟三：添加沉淀劑：向處理后的廢水中加入沉淀劑，以促進氟化銨的沉淀；
步驟四：微波輔助水解沉淀：通過微波加熱廢水，以更高效的方式使氟化銨從廢水中轉化為固態；
步驟五：空氣浮選固液分離：利用空氣浮選技術，通過注入氣體的方式生成氣泡，使得固態氟化銨附著在氣泡上浮至液面，實現與廢水的分離；
步驟六：超聲波輔助脫水：利用超聲波的機械振動作用，提高脫水速率，提高氟化銨的純度；
步驟七：微波熱處理：利用微波加熱的方式，將脫水后的氟化銨進一步干燥，使得氟化銨的水分進一步減少；
步驟八：收集氟化銨：將經過熱處理后的氟化銨收集，獲得高純度的氟化銨。
進一步的，所述步驟一中的pH調整至6-8，有機溶劑采用乙醇。
進一步的，所述步驟二中的光催化劑采用TiO2(二氧化鈦)，具體的步驟為：將TiO2均勻地分散在廢水中，并在紫外光的照射下進行反應，在反應過程中，TiO2產生大量的羥基自由基，自由基具有高氧化性，氧化廢水中的有機物質，將其轉化為碳酸鹽、水和氣態產物。
進一步的，所述步驟三中的沉淀劑采用氫氧化鈉(NaOH)和氫氧化鈣(Ca(OH)2)。
進一步的，所述步驟四中的微波輔助水解具體步驟包括：
調整微波功率：微波功率的調整可以影響到水解反應的效率，適當的微波功率可提高氟化銨的沉淀效率，微波功率為300-800W之間；
設置微波處理時間：微波處理時間保證水解反應的充分進行，處理時間的長短會影響到氟化銨的沉淀量和純度，具體的處理時間為30-60分鐘；
混合攪拌：在微波處理過程中，通過攪拌保持廢水的均勻混合，以促進氟化銨的生成和沉淀，采用機械攪拌或者氣體攪拌方式；
控制反應溫度：微波處理過程中的反應溫度應控制在適當范圍，以防止過高的溫度導致氟化銨的分解或者氟離子的揮發，反應溫度控制為60-80攝氏度。
進一步的，所述步驟五中的空氣浮選固液分離具體為：
攪拌廢水：將氣體攪拌進廢水中，形成氣泡，具體通過氣體噴嘴或者攪拌裝置來實現，
氣泡與固態氟化銨的吸附：由于氟化銨的密度小于水，且其表面具有一定親水性，所以氟化銨顆粒會自然地附著在氣泡上，同時，通過調整廢水的pH值改變氟化銨的電荷狀態，從而提高氣泡與氟化銨的吸附效率；
氣泡的浮升和固液分離：通過氣泡的浮升，將氣泡上附著的氟化銨顆粒帶到液面，實現固液分離，通過增大氣泡的大小和減小廢水的粘度來加快；
收集浮升的氟化銨：將浮在液面的氟化銨通過刮板或者吸附裝置收集起來。
進一步的，所述步驟七中的微波熱處理具體為：
設置微波參數：根據氟化銨的性質和微波設備的能力，設置微波的頻率、功率和加熱時間，微波頻率在2.45GHz，功率在450W，加熱時間在15分鐘；
平均分布氟化銨：將氟化銨平均分布在微波反應器內，以保證微波能夠均勻地穿透到氟化銨的每個部分，從而實現全面的熱處理。
控制加熱溫度：微波熱處理的溫度應適當，過高的溫度可能會導致氟化銨的分解，過低的溫度則不能有效地去除水分，加熱溫度應控制90攝氏度；
冷卻和收集：微波熱處理后的氟化銨需要進行適當的冷卻，以防止由于溫度過高導致的自燃或者分解，冷卻后的氟化銨通過篩分、吸附等方法進行收集。
進一步的，還包括對收集的氟化銨進行純化處理，以提高氟化銨的純度，所述純化處理采用離子交換方式。
進一步的，所述離子交換過程主要包括以下步驟：
選擇離子交換樹脂：選擇對氟離子和銨離子具有選擇性的離子交換樹脂；
預處理離子交換樹脂：使用前，離子交換樹脂需要進行預處理，水洗、酸洗、堿洗，以去除樹脂中的雜質和非活性離子，同時激活樹脂中的交換離子；
進行離子交換：廢水通過離子交換樹脂床，在水流通過樹脂床的過程中，廢水中的氟離子和銨離子與離子交換樹脂中的離子進行交換，氟離子和銨離子被離子交換樹脂吸附，而樹脂中的離子則會被釋放到廢水中；
收集富集離子的樹脂：離子交換后的樹脂含有大量的氟離子和銨離子，將其收集起來，以便進行后續的處理和回收；
再生離子交換樹脂：通過酸、堿或鹽溶液將樹脂中吸附的離子洗脫，從而恢復樹脂的交換容量，使其可以再次進行離子交換；
處理和回收氟化銨：將含有氟離子和銨離子的樹脂進行熱處理、水解，從而將氟離子和銨離子轉化為氟化銨，然后通過固液分離、烘干等步驟回收氟化銨。
本發明的有益效果：
本發明，通過微生物降解、氧化還原反應和離子交換技術，將氟化銨廢水中的氟離子和銨離子有效地回收，減少了氟化銨廢水的直接排放，從而減輕了環境污染，有利于保護環境和人類健康。
本發明，可將廢水中的氟離子和銨離子轉化為氟化銨，實現了資源的回收和利用，提高了資源利用率，符合循環經濟的發展理念。
本發明，采用特定的微生物、光催化劑和離子交換樹脂，可以高效地處理氟化銨廢水，提高氟化銨的回收率和純度，具有良好的處理效果。
本發明，處理過程中，采用微波熱處理，能量利用率高，能耗低，比傳統的熱處理方式節能，方法操作簡單，設備投資少，運行成本低，比傳統的處理方法更經濟。
（發明人：沈安邦;孫康;駱家拴）
