一种利用煤矿地下水库岩石去除矿井水中氟离子的方法和系统

专利名称：一种利用煤矿地下水库岩石去除矿井水中氟离子的方法和系统

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202211455691.5

专利申请（专利权）人：国能神东煤炭集团有限责任公司,北京低碳清洁能源研究院,国家能源投资集团有限责任公司
权利人地址：内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇上湾金龙路北

专利发明（设计）人：王霄,蒋斌斌,郭强,李井峰,张海琴,吴敏

专利摘要：本发明公开了利用煤矿地下水库岩石去除矿井水中氟离子的方法和系统，所述方法包括：向pH调节槽内加入酸液以调节自所述pH调节槽流入络合反应槽内的矿井水的pH值为4‑8；向所述络合反应槽内加入聚合氯化铝以与来自所述pH调节槽的矿井水中的氟进行络合反应，以得到络合物；将络合反应槽内矿井水经水库进水管送入地下水库内并与地下水库内岩石接触，以便所述络合物进入岩石孔道内部并吸附络合在岩石表面，并进一步使矿井水中氟在岩石表面得以去除。本发明利用地下水库岩体协助原位处理含氟矿井水，不需将矿井水抽出井外，井下处理后可达到井下回用对氟离子浓度的要求。

主权利要求：
1.一种利用煤矿地下水库岩石去除矿井水中氟离子的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)向pH调节槽内加入酸液以调节自所述pH调节槽流入络合反应槽内的矿井水的pH值为4‑8；
(2)向所述络合反应槽内加入聚合氯化铝以与来自所述pH调节槽的矿井水中的氟进行络合反应，以得到络合物；
(3)将络合反应槽内矿井水经水库进水管送入地下水库内并与地下水库内岩石接触，以便所述络合物进入岩石孔道内部并吸附络合在岩石表面，并进一步使矿井水中氟在岩石表面得以去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤(4)：在所述水库的下游通过加药管向所述水库内送入碱液以与水库中矿井水混合均匀，从而调节地下水库出水口的矿井水pH值为8‑10，以使矿井水中残余的络合物水解、沉淀。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当步骤(2)中加入的聚合氯化铝的Alb含量≥95％，pH调节槽中矿井水pH控制为6.0‑8.0；当65％≤Alb含量<95％时，pH调节槽中矿井水pH控制为4.0‑6.5；当Alb含量<65％时，pH调节槽中矿井水pH控制为4.0‑5.0；
优选地，所述聚合氯化铝的Alb中以Al13形式存在的铝含量占比不低于90％。
4.根据权利要求1‑3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，矿井水中聚合氯化铝的投加量以铝、氟元素的摩尔比a计，当加入的聚合氯化铝的Alb含量≥95％时，控制铝氟摩尔比为2.3≤a≤2.6；当65％≤Alb含量<95％时，控制铝氟摩尔比为1.6≤a＜2.3；当Alb含量<65％时，控制铝氟摩尔比为1.0≤a＜1.6。
5.根据权利要求1‑4中任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述聚合氯化铝以溶液的形式加入，浓度为1％‑10％；并且在加入聚合氯化铝的过程中进行搅拌，搅拌速度<
100rpm，水力停留时间为5‑20min。
6.根据权利要求1‑5中任一项所述的方法，其特征在于，对所述水库出水口的矿井水进行检测，当出水口矿井水的氟含量未达标时将其循环至所述pH调节槽。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碱液的氢氧根离子摩尔浓度为0.1‑
2mol/L；进一步优选地，所述碱液为氢氧化钠溶液；
步骤(1)中，所述酸液的氢离子摩尔浓度为0.1‑2mol/L；进一步优选地，所述酸液为盐酸。
8.一种利用权利要求1所述的方法去除矿井水中氟离子的系统，包括待处理矿井水进水管、pH调节槽、酸罐、络合反应槽、药剂储存罐、水库进水管、煤矿地下水库和水库出水管；
其中，所述待处理矿井水进水管配置为将待进行除氟处理的矿井水送入所述pH调节槽；所述pH调节槽配置为利用来自所述酸罐的酸液调节矿井水的pH值；所述酸罐配置为向pH调节槽提供调节矿井水pH值所需的酸液；所述络合反应槽配置为利用来自药剂储存罐的聚合氯化铝与来自pH调节槽的矿井水中的氟进行络合反应；所述药剂储存罐配置为向络合反应槽提供络合反应所需聚合氯化铝；所述水库进水管配置为将来自所述络合反应槽的矿井水作为水库进水送入煤矿地下水库；所述水库出水管配置为将经煤矿地下水库除氟后的矿井水作为水库出水送出。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括碱罐、加药管、循环支管和矿井水缓冲罐；其中，所述碱罐连接至加药管以供应碱液；所述加药管设置在所述煤矿地下水库下游，用于将输入碱液以便调节煤矿地下水库出水口的矿井水pH值；所述循环支管连接所述水库出水管与待处理矿井水进水管，以将不达标水库出水循环至pH调节槽；所述矿井水缓冲罐与待处理矿井水进水管连接，用于向pH调节槽供应待进行除氟处理的矿井水。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述加药管与煤矿地下水库地面平行设置，加药管数量为一根或多根并且其管道上均匀设置有多个开孔，以向流经的矿井水中均匀加入碱液。 说明书 : 一种利用煤矿地下水库岩石去除矿井水中氟离子的方法和
系统技术领域[0001] 本发明属于煤矿开采矿井水处理领域，特别涉及一种利用煤矿地下水库岩石去除矿井水中氟离子的方法和系统。背景技术[0002] 煤矿开采产生大量的矿井水，矿井水处理不达标直接外排不仅造成地表水体污染，对水资源也是极大地浪费。我国部分煤矿矿井水中氟离子浓度处于1.1–10.0mg/L的范围，超过了《地表水环境质量标准》(GB3838‑2002)中III类水质要求的1.0mg/L的标准，因此水质不达标，也使低浓度氟超标矿井水的复用及排放对矿区工人及周边人群健康形成了潜在危害。[0003] 矿井水中氟离子去除的方法有化学沉淀法、离子交换法、吸附法、反渗透或纳滤膜处理法、电渗析工艺等，通常矿井水被抽出地面送至地上水处理厂，进入上述工艺段进行处理。与井下处理后直接复用相比，抽出地面处理后打回井下复用工程量大，耗能也较大，然而井下直接处理则由于空间及物质设备转运限制，导致实施困难。同时，常见的除氟方法在矿井水现行除氟工程中仍然存在一些问题，例如吸附法中吸附剂再生后性能下降较为严重，锂离子交换法中离子交换树脂成本较高，化学沉淀法处理出水难以达标，电化学法包括电絮凝和电渗析导致耗电量较大。[0004] 煤矿地下水库是利用煤矿采空区构建的地下水库，其利用了煤炭开采所形成的井下采空区岩体空隙储存矿井水，同时利用岩体的表面效应、孔道效应、结构效应、离子交换效应、氧化还原效应等对储存流经的矿井水进行净化，例如CN110015781A公开了一种煤矿井水的高效除氟方法，利用聚合氯化铝作为混凝剂配合絮凝剂对矿井水预处理除杂，然后通过电解以及活性氧化铝吸附除氟。工程实践表明，地下水库中垮落岩体对矿井水中悬浮物、有机物及钙、铁、锰等阳离子具有一定的去除作用，但目前尚未有利用水库中岩体有效除氟的报道。[0005] CN113072125A公开了一种用于矿井水除氟的方法及系统，其中提出将提前浆化的粉煤灰注入地下水库，利用粉煤灰中氧化铝对氟的吸附作用去除矿井水中氟离子，并依靠水库中煤岩(即岩体、岩石)间的大空隙吸附拦截粉煤灰，然而该方法可能导致在粉煤会浆体投加处发生库内淤积；同时，其方法需要在酸性条件下经过较长时间才能完成粉煤灰中氧化铝的改性，效率较低。发明内容[0006] 本发明为弥补现有技术的不足，提供一种利用煤矿地下水库岩石去除矿井水中氟离子的方法和系统，与传统地面水处理厂所使用的技术相比，利用地下水库原位处理含氟矿井水，不需将矿井水抽出井外，井下处理后可达到井下回用对氟离子浓度的要求。[0007] 为实现上述发明目的的一个方面，本发明采用以下技术方案：[0008] 一种利用煤矿地下水库岩石去除矿井水中氟离子的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：[0009] (1)向pH调节槽内加入酸液以调节自所述pH调节槽流入络合反应槽内的矿井水的pH值为4‑8；[0010] (2)向所述络合反应槽内加入聚合氯化铝以与来自所述pH调节槽的矿井水中的氟进行络合反应，以得到络合物；[0011] (3)将络合反应槽内矿井水经水库进水管送入地下水库内并与地下水库内岩石接触，以便所述络合物进入岩石孔道内部并吸附络合在岩石表面，并进一步使矿井水中氟在岩石表面得以去除。[0012] 本发明针对岩体表面特性，加入聚合氯化铝，分子尺度的聚合氯化铝可以进入煤岩孔道内，在一定条件下对煤岩表面进行化学改性，提升煤岩对氟化物的吸附能力；同时，在煤岩的孔道效应以及聚合氯化铝对氟离子的快速络合协同作用下，地下水库可快速且高效的去除流经矿井水中的氟离子，具有较强的工业化应用潜力。[0013] 根据本发明的方法，优选地，所述方法还包括步骤(4)：在所述水库的下游通过加药管向所述水库内送入碱液以与水库中矿井水混合均匀，从而调节地下水库出水口的矿井水pH值为8‑10，以使矿井水中残余的络合物水解、沉淀。[0014] 根据本发明的方法，优选地，当步骤(2)中加入的聚合氯化铝的Alb含量≥95％，pH调节槽中矿井水pH控制为6.0‑8.0；当65％≤Alb含量<95％时，pH调节槽中矿井水pH控制为4.0‑6.5；当Alb含量<65％时，pH调节槽中矿井水pH控制为4.0‑5.0；[0015] 优选地，所述聚合氯化铝的Alb中以Al13形式存在的铝含量占比不低于90％。[0016] 根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，矿井水中聚合氯化铝的投加量以铝、氟元素的摩尔比a计，当加入的聚合氯化铝的Alb含量≥95％时，控制铝氟摩尔比为2.3≤a≤2.6；当65％≤Alb含量<95％时，控制铝氟摩尔比为1.6≤a＜2.3；当Alb含量<65％时，控制铝氟摩尔比为1.0≤a＜1.6。[0017] 根据本发明的方法，优选地，步骤(2)中，所述聚合氯化铝以溶液的形式加入，浓度为1％‑10％；并且在加入聚合氯化铝的过程中进行搅拌，搅拌速度<100rpm，水力停留时间为5‑20min。[0018] 根据本发明的方法，优选地，对所述水库出水口的矿井水进行检测，当出水口矿井水的氟含量未达标时将其循环至所述pH调节槽。[0019] 根据本发明的方法，优选地，所述碱液的氢氧根离子摩尔浓度为0.1‑2mol/L；进一步优选地，所述碱液为氢氧化钠溶液；[0020] 步骤(1)中，所述酸液的氢离子摩尔浓度为0.1‑2mol/L；进一步优选地，所述酸液为盐酸。[0021] 为实现上述发明目的的另一方面，本发明还提供了利用上述方法去除矿井水中氟离子的系统，包括待处理矿井水进水管、pH调节槽、酸罐、络合反应槽、药剂储存罐、水库进水管、煤矿地下水库和水库出水管；其中，所述待处理矿井水进水管配置为将待进行除氟处理的矿井水送入所述pH调节槽；所述pH调节槽配置为利用来自所述酸罐的酸液调节矿井水的pH值；所述酸罐配置为向pH调节槽提供调节矿井水pH值所需的酸液；所述络合反应槽配置为利用来自药剂储存罐的聚合氯化铝与来自pH调节槽的矿井水中的氟进行络合反应；所述药剂储存罐配置为向络合反应槽提供络合反应所需聚合氯化铝；所述水库进水管配置为将来自所述络合反应槽的矿井水作为水库进水送入煤矿地下水库；所述水库出水管配置为将经煤矿地下水库除氟后的矿井水作为水库出水送出。[0022] 根据本发明的系统，优选地，所述系统还包括碱罐、加药管、循环支管和矿井水缓冲罐；其中，所述碱罐连接至加药管以供应碱液；所述加药管设置在所述煤矿地下水库下游，用于输入碱液以便调节煤矿地下水库出水口的矿井水pH值；所述循环支管连接所述水库出水管与待处理矿井水进水管，以将不达标水库出水循环至pH调节槽；所述矿井水缓冲罐与待处理矿井水进水管连接，用于向pH调节槽供应待进行除氟处理的矿井水。[0023] 根据本发明的系统，优选地，所述加药管与煤矿地下水库地面平行设置，加药管数量为一根或多根并且其管道上均匀设置有多个加药管布水孔，以向流经的矿井水中均匀加入碱液。[0024] 在本发明中，如无特别说明，所述百分数或百分含量为质量百分数或质量百分含量。[0025] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：[0026] (1)本发明利用岩体的孔道效应和表面效应，对地下水库中岩体表面特性进行原位调控，增强岩体对矿井水中氟离子的去除，与传统地面水处理厂所使用的技术相比，利用地下水库原位处理含氟矿井水，不需将矿井水抽出井外，井下处理后可达到井下回用对氟离子浓度的要求。[0027] (2)本发明充分利用了岩石表面孔道的吸附拦截作用，利用聚铝(即聚合氯化铝)高价正电荷，一方面与呈负电性岩石作用，调控岩石表面带正电荷，另一方面快速络合捕获氟离子；同时利用了聚铝‑氟络合物解体的特性，使得地下水库岩石表面修饰的聚铝‑氟络合物缓慢解体，暴露出更多的羟基活性位点，使得矿井水中氟化物在流经地下水库的过程中被快速高效去除。与其他专利相比，本技术发明除氟方法与系统，具有快速长期稳定除氟特征，且不会造成地下水库入水口出的堵塞，除氟成本低。附图说明[0028] 图1为本发明的除氟系统的一种实施方式的示意图；[0029] 图2为图1中A‑A处的加药管布置示意图；[0030] 图中标记说明如下：100‑酸罐；200‑药剂储存罐；300‑碱罐；1‑待处理矿井水进水管；2‑循环支管；3‑pH调节槽；4‑络合反应槽；5‑人工坝体；6‑地下水库；7‑加药管；8‑电磁泵；9‑电磁阀；10‑矿井水缓冲罐；11‑水库出水管；12‑沉淀区；13‑加药管布水孔；14‑络合区；15‑水库进水管；16‑pH在线分析仪；A‑采空区；B‑煤柱。具体实施方式[0031] 下面结合实施例和附图，对本发明予以进一步的说明，但本发明不限于所列出的实施例，还应包括在本发明申请所附权利要求书定义的技术方案的等效改进和变形。[0032] 如图1所示，本发明的系统包括待处理矿井水进水管1、pH调节槽3、酸罐100、络合反应槽4、药剂储存罐200、水库进水管15、煤矿地下水库6和水库出水管11；其中，所述待处理矿井水进水管1连接所述pH调节槽3以将待进行除氟处理的矿井水送入所述pH调节槽3；所述pH调节槽3配置为利用来自所述酸罐100的酸液调节矿井水的pH值；所述酸罐100配置为向pH调节槽3提供调节矿井水pH值所需的酸液；所述络合反应槽4配置为利用来自药剂储存罐200的聚合氯化铝与来自pH调节槽3的矿井水中的氟进行络合反应；所述药剂储存罐200配置为向络合反应槽4提供络合反应所需聚合氯化铝；所述水库进水管15位于煤矿地下水库6上游并连接至络合反应槽4，以将来自所述络合反应槽4的矿井水作为水库进水送入煤矿地下水库6；所述水库出水管11位于煤矿地下水库6下游，以将经煤矿地下水库6除氟后的矿井水作为水库出水送出。[0033] 所述煤矿地下水库6可以由采空区A、围绕采空区的煤柱B以及连接煤柱的人工坝体5形成，为本领域熟知，这里不再赘述。[0034] 在一种实施方式中，所述系统还包括碱罐300、加药管7、循环支管2和矿井水缓冲罐10；其中，所述碱罐300连接至加药管7以供应碱液；所述加药管7设置在所述煤矿地下水库下游，用于输入碱液以便调节煤矿地下水库出水口的矿井水pH值；所述循环支管2连接所述水库出水管11与待处理矿井水进水管1，以将不达标水库出水循环至pH调节槽3；所述矿井水缓冲罐10与待处理矿井水进水管1连接，用于向pH调节槽3供应待进行除氟处理的矿井水。[0035] 在一种实施方式中，所述加药管7与煤矿地下水库6地面平行设置，加药管7与人工坝体5垂直，加药管7数量依据加药管直径及水库中水位高度确定，加药管材质可为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、碳钢、不锈钢等，管道上深入地下水库内部，管道上均匀设置多个加药管布水孔13，加药管数量为一根或多根，以向流经的矿井水中均匀加入碱液，多个加药管布置可为图2或其他形式，加药管布置为保证向流经的矿井水中均匀的加入药剂为宜。[0036] 本发明利用煤矿地下水库中的岩体表面特性，通过对岩体表面进行化学改性，从而利于去除流经岩体的矿井水中氟离子。[0037] 在本发明的步骤(1)中，向pH调节槽内加入酸液以调节自所述pH调节槽流入络合反应槽内的矿井水的pH值为4‑8比如5、6、6.5或7；其中，所述酸液可以是在酸罐1中配置好调节用酸液，酸液氢离子摩尔浓度可以为0.1‑2mol/L比如0.5、1.0或1.5mol/L，本领域可以理解酸液太稀容易导致酸液消耗量过大，而太浓不利于均匀混合；所述酸液可以是本领域常用的调节矿井水用酸液，在一种实施方式中，所述酸液可以为盐酸。[0038] 待处理的矿井水预先进入pH调节槽内调节Ph，比如待处理的矿井水由矿井水缓冲罐10经管道输送至pH调节槽3；在一些实施方式中，如果水库出水管的出水不达标，也可以作为待处理的矿井水重新进入pH调节槽。[0039] 在一种实施方式中，向pH调节槽3内矿井水加入酸液并辅助以搅拌，以调节矿井水pH值在一定的范围内，pH控制范围可以根据后续加入的聚铝药剂(即聚合氯化铝)中铝形态分布及含量等加以调整，以便在形成络合物的基础上更有利于后续对岩体表面的改性，其中，当步骤(2)中加入的聚合氯化铝的Alb含量≥95％比如96％、98％或99％，pH调节槽中矿井水pH值可以控制为6.0‑8.0比如6.5、7或7.5；当65％≤Alb含量<95％比如67％、70％、80％、90％或94％时，pH调节槽中矿井水pH值可以控制为4.0‑6.5比如5或6；当Alb含量<65％时比如45％、50％、60％或64％，pH调节槽中矿井水pH值可以控制为4.0‑5.0比如4.5；优选地，所述聚合氯化铝的Alb中以Al13形式存在的铝含量占比不低于90％，比如92％、95％或98％。[0040] 或者，在步骤(1)中调节pH值时，也可以尝试根据聚铝药剂的Al13或碱化度来调节，比如当Al13含量≥90％，或聚铝药剂碱化度≥2.5时，pH调节槽中矿井水pH值可以控制为6.0‑8.0；当60％≤Al13含量<90％，或2.0≤聚铝药剂碱化度<2.5时，pH调节槽中矿井水pH值可以控制为4.0‑6.5；当Al13含量<60％，或聚铝药剂碱化度<2.0时，pH调节槽中矿井水pH值可以控制为4.0‑5.0。[0041] 在本发明的步骤(2)中，向所述络合反应槽内加入聚合氯化铝以与来自所述pH调节槽的矿井水中的氟进行络合反应，以得到络合物；在一种实施方式中，pH调节槽3和络合反应槽4上部水力连通，矿井水可以由pH调节槽直接流入络合反应槽内。[0042] 在一种实施方式中，步骤(2)中，向络合反应槽4内的矿井水中加入聚铝药剂时，所述聚合氯化铝以溶液的形式加入，浓度可以为1wt％‑10wt％，比如2、5或8wt％，本领域可以理解酸液太稀容易导致溶液加入量过大，而太浓不利于均匀混合；在一种实施方式中，在加入聚合氯化铝的过程中进行搅拌，搅拌速度<100rpm比如40、60或80rpm，并且水力停留时间为5‑20min比如8、10、15或18min，以便在形成络合物的基础上更有利于后续对岩体表面的改性。[0043] 在一种实施方式中，向络合反应槽4内矿井水加入聚铝药剂时，聚铝投加量以铝氟摩尔比计(将铝氟摩尔比设为a)，可以根据所加的聚铝药剂(即聚合氯化铝)中铝形态分布及含量等加以调整，以便在形成络合物的基础上更有利于后续对岩体表面的改性，其中，当步骤(2)中加入的聚合氯化铝的Alb含量≥95％时比如96％、98％或99％，控制铝氟摩尔比为2.3≤a≤2.6比如2.4或2.5；当65％≤Alb含量<95％时比如67％、70％、80％、90％或94％，控制铝氟摩尔比为1.6≤a＜2.3比如1.8、2.0、2.1或2.2；当Alb含量<65％时，控制铝氟摩尔比为1.0≤a＜1.6比如1.2、1.4或1.5。[0044] 或者，在步骤(2)中，也可以尝试根据聚铝药剂的Al13或碱化度来调节a，比如当Al13含量≥90％，或聚铝药剂碱化度≥2.5时，控制铝氟摩尔比为2.3≤a≤2.6；当60％≤Al13含量<90％，或2.0≤聚铝药剂碱化度<2.5时，控制铝氟摩尔比为1.6≤a＜2.3；当Al13含量<60％，或聚铝药剂碱化度<2.0时，控制铝氟摩尔比为1.0≤a＜1.6。[0045] 在本发明的步骤(3)中，将络合反应槽4内矿井水经由水库进水管15进入地下水库(也称为煤矿地下水库)内，并与地下水库内岩石接触，以便所述络合物进入岩石孔道内部并吸附络合在岩石表面，并进一步使矿井水中氟在岩石表面得以去除。具体地，来自水库进水管15的矿井水中聚铝‑氟络合物带正电荷，且为分子态，可进入地下水库内岩石孔道内部，吸附络合在岩石表面，同时聚铝‑氟络合物逐渐发生解体，可释放出更多的羟基位点，矿井水中氟化物在静电吸附、离子交换、络合吸附作用下，在岩石表面形成Al‑O‑F和Al‑F键，进而得以去除。[0046] 在本发明的步骤(4)中，在所述水库的下游通过加药管向所述水库内送入碱液以与水库中矿井水混合均匀，从而调节地下水库出水口的矿井水pH值为8‑10，比如8.5、9或9.5，以使矿井水中残余的络合物水解、沉淀。[0047] 在本发明中，通过设置加药管7，从而可以将地下水库6分为位于加药管上游的络合区14和加药管下游的沉淀区12；在络合区14，主要发生络合物与岩体发生络合吸附除氟反应，而在沉淀区12，主要发生残余的络合物水解、沉淀的反应。当然，本领域技术人员理解，在由于碱液的扩散，在加药管上游靠近加药管的区域同样也可能发生部分络合物水解、沉淀的反应。[0048] 在一种实施方式中，在碱罐6中配置调节pH用碱液，碱液氢氧根离子摩尔浓度为0.1‑2mol/L为宜，本领域技术人员可以理解，太稀容易导致溶液加入量过大，而太浓不利于均匀混合。[0049] 在本发明中，碱液经加药管7加入地下水库内，调节水库出水口矿井水pH(可根据pH在线分析仪16反馈调节)，聚铝‑氟络合物在经pH调节后发生水解，生成铝氟氢氧化物沉淀，经水库岩石拦截过滤。水库出水经水库出水管11排出，此时可以测定出水氟化物含量，如果达标则输送至回用点，如果不达标则可输入pH调节槽3重新处理。[0050] 另外，在本发明中，参数Alb为采用Ferron逐时络合比色法分析聚合铝中铝形态时，与Ferron试剂缓慢反应的铝形态的统称，主要有二聚体铝、三聚体铝、十三聚体铝等。Al13为铝的十三聚体，为聚合铝混凝剂的主要成分。聚铝碱化度为表征水解聚合铝的特征参数，为制备样品时向溶液中投加的碱量与铝量的摩尔比。[0051] 以下结合实施例和对比例对本发明进一步说明[0052] 实施例1[0053] 利用如图1所示的系统除氟，过程如下：[0054] (1)在酸罐中配置1mol/L盐酸溶液，矿井水由矿井水缓冲罐经管道输送至pH调节槽。[0055] (2)采用Al‑Ferron法对购买的聚铝的形态及含量进行分析检测，得到聚铝中Alb含量为99％，Alb中以Al13形式存在的铝含量占比为97％。[0056] (3)向pH调节槽中加入配置的盐酸，边加入边搅拌，调节矿井水pH为6.0。[0057] (4)矿井水由pH调节槽流至络合反应槽内，向络合反应槽内加入聚铝溶液，边加边缓慢搅拌，搅拌速度为80rpm，络合反应槽水力停留时间为10min，聚铝溶液浓度为1％。经分析检测，矿井水中氟离子浓度为4.3mg/L，按照铝氟摩尔比为2.5控制聚铝投加量。[0058] (5)络合反应槽内矿井水经管道输送由15水库进水管进入地下水库内。[0059] (6)在地下水库进水口下游布置如图2所示三列加药管，第一列及第三列分别布置13根，中间第二列布置12根，采用碳钢DN200作为加药管，同一列相邻加药管中心间距0.4m，最底部加药管距离底部距离为0.2m，以均匀加入氢氧化钠。在碱罐中配置1mol/L氢氧化钠溶液。氢氧化钠溶液经加药管均匀注入地下水库，调节水库出水pH为8.5。[0060] 经检测，水库出水氟化物含量为0.93mg/L，水质达标，可以送出利用，无需循环。[0061] 实施例2[0062] 与实施例1相比，区别在于：步骤2中，聚铝中Alb含量为95％，Alb中以Al13形式存在的铝含量占比为95％；步骤3中调节pH值为8；步骤4中络合反应槽水力停留时间为20min，聚铝溶液浓度为5％，按照铝氟摩尔比为2.3控制聚铝投加量。[0063] 经检测，水库出水氟化物含量为0.87mg/L，水质达标，可以送出利用，无需循环。[0064] 实施例3[0065] 与实施例1相比，区别在于：步骤2中，聚铝中Alb含量为94％，Alb中以Al13形式存在的铝含量占比为97％；步骤3中调节pH值为6.0；步骤4中络合反应槽水力停留时间为8min，聚铝溶液浓度为8％，按照铝氟摩尔比为2.1控制聚铝投加量。[0066] 经检测，水库出水氟化物含量为0.97mg/L，水质达标，可以送出利用，无需循环。[0067] 实施例4[0068] 与实施例1相比，区别在于：步骤2中，聚铝中Alb含量为65％，Alb中以Al13形式存在的铝含量占比为90％；步骤3中调节pH值为4.0；步骤4中络合反应槽水力停留时间为20min，聚铝溶液浓度为4％，按照铝氟摩尔比为1.7控制聚铝投加量。[0069] 经检测，水库出水氟化物含量为0.95mg/L，水质达标，可以送出利用，无需循环。[0070] 实施例5[0071] 与实施例1相比，区别在于：步骤2中，聚铝中Alb含量为64％，Alb中以Al13形式存在的铝含量占比为90％；步骤3中调节pH值为5.0；步骤4中络合反应槽水力停留时间为15min，聚铝溶液浓度为10％，按照铝氟摩尔比为1.5控制聚铝投加量。[0072] 经检测，水库出水氟化物含量为0.75mg/L，水质达标，可以送出利用，无需循环。[0073] 实施例6[0074] 与实施例1相比，区别在于：步骤2中，聚铝中Alb含量为45％，Alb中以Al13形式存在的铝含量占比为90％；步骤3中调节pH值为5.0；步骤4中络合反应槽水力停留时间为10min，聚铝溶液浓度为5％，按照铝氟摩尔比为1.0控制聚铝投加量。[0075] 经检测，水库出水氟化物含量为0.72mg/L，水质达标，可以送出利用，无需循环。[0076] 对比例1[0077] 与实施例1的区别在于，将碱液加药管设置在水库上游。[0078] 经检测，水库出水氟化物含量为2.7mg/L，水质不达标。[0079] 由实施例1与对比例1的比较可知，由于岩体的吸附络合除氟作用，本发明的除氟效果显著，而且对比例1中加药管设置在上游，岩体除氟作用难以重复发挥，导致除氟效果差。[0080] 本发明中所涉及的各个装置或元件均可以采用本领域现有的具有相应功能作用的处理设施、装置或元件，对此不作一一赘述。文中未特别说明之处，均为本领域技术人员根据掌握的现有技术所能了解或知晓的，对此不作一一赘述。[0081] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动均在本发明涵盖的精神范围之内。

专利地区：内蒙古

专利申请日期：2022-11-21

专利公开日期：2024-05-21

专利公告号：CN118056792A