含氟废水处理

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含氟废水处理方法(四)

含氟废水处理方法(四)

含氟废水处理方法一、实施背景:含氟废水是工业生产过程中常见的一种废水,其中主要成分是氟化物。

氟化物对环境和人体健康都具有一定的危害性,因此需要对含氟废水进行处理。

目前市面上存在多种含氟废水处理方法,但存在效果不佳、成本高等问题。

二、工作原理:本计划采用电解法处理含氟废水。

电解法是一种利用电流作用于废水中的氟离子,使其发生化学反应的方法。

在电解槽中,通过正极和负极的作用,将废水中的氟离子分解成氟气和氢气,并在阴极上还原生成氢氟酸。

通过这种方式,可以将废水中的氟离子有效去除。

三、实施计划步骤:1.设计电解槽:根据处理规模和废水性质,设计合适的电解槽结构和尺寸。

2.准备电解液:根据废水中氟离子的浓度和pH值,选择合适的电解液,并按比例配置。

3.调整电解条件:根据废水的具体情况,调整电流密度、电解时间和电解温度等参数。

4.进行电解处理:将含氟废水通过电解槽,使其与电解液接触,进行电解处理。

5.分离氟气和氢气:通过适当的分离装置,将电解过程中生成的氟气和氢气分离。

6.收集氟气和氢气:将分离后的氟气和氢气进行收集和处理,以便进一步利用或安全处理。

四、适用范围:本方法适用于处理含氟废水,特别是工业生产过程中产生的含氟废水。

适用于氟离子浓度较高、pH值较低的废水。

五、创新要点:1.采用电解法处理含氟废水,相比其他方法,具有更高的去除效率和更低的成本。

2.设计合理的电解槽结构和尺寸,使电解过程更加高效。

3.通过调整电解条件,优化处理效果,提高废水的处理效率。

六、预期效果:通过电解法处理含氟废水,预期可以达到以下效果:1.去除率高:废水中的氟离子可以被有效去除,去除率可达到90%以上。

2.处理效率高:采用电解法处理含氟废水,处理速度快,处理效率高。

3.成本低:相比其他处理方法,电解法的成本较低,可以降低企业的处理成本。

七、达到收益:1.环境保护:有效处理含氟废水,减少对环境的污染,保护生态环境。

2.合规要求:符合国家和地方对废水排放的相关法律法规要求。

化工项目含氟废水处理方案

化工项目含氟废水处理方案

化工项目含氟废水处理方案随着化工工艺的不断进步,含氟废水处理逐渐成为化工行业中一个重要的环保问题。

含氟废水具有很高的毒性和难降解性,对环境造成了严重的危害。

因此,研究和开发有效的含氟废水处理方案至关重要。

本文将探讨几种常见的含氟废水处理方案,并介绍其原理和应用。

1.生物处理法生物处理法是将含氟废水通过微生物反应器进行处理。

该方法通过利用微生物的代谢活动来降解废水中的氟化物。

常见的生物处理方法包括曝气池法、厌氧消化法等。

曝气池法通过将含氟废水注入曝气池中,通过加入适当的氧气供氧,利用微生物氧化废水中的有机物和氟化物。

厌氧消化法则是通过将含氟废水加入到厌氧消化器中,通过微生物菌群的代谢来分解废水中的有机物和氟化物。

2.化学方法化学方法主要通过化学反应来处理含氟废水。

常见的方法包括氢氧化钙沉淀法、活性炭吸附法等。

氢氧化钙沉淀法是通过加入适量的氢氧化钙,将废水中的氟化物与氢氧化钙反应生成不溶性的氟化钙沉淀物,从而去除废水中的氟化物。

活性炭吸附法则是通过将废水通过活性炭床进行处理,活性炭上的吸附剂可以有效地吸附废水中的氟化物。

3.膜分离法膜分离法是一种通过半透膜来分离溶质和溶剂的方法。

常用的膜分离方法包括反渗透法和纳滤法。

反渗透法是通过半透膜的高压或浓度差来实现溶质的分离和浓缩,从而去除废水中的氟离子。

纳滤法则是利用纳滤膜的孔径特性,通过筛选分子尺寸较大的溶质,将废水中的氟离子过滤掉。

综上所述,针对含氟废水的处理,可以选择生物处理法、化学方法和膜分离法等多种处理方案。

根据不同情况的废水水质和处理要求,可以选择合适的处理方法进行处理。

同时,为了取得良好的处理效果,还可以将不同的处理方法进行综合应用,从而提高废水处理的效率和降低成本。

然而,需要特别注意的是,在进行化学方法和膜分离法处理时,需要合理管理和处理废水中产生的废弃物,以免对环境造成二次污染。

含氟废水处理工艺流程

含氟废水处理工艺流程

含氟废水处理工艺流程引言含氟废水是指含有氟化物化合物的废水,其中高浓度的氟离子会对人体健康和环境造成极大的危害。

因此,处理含氟废水成为了一项必要的任务。

本文将介绍几种常见的含氟废水处理工艺流程。

工艺流程碳酸氢钠沉淀法碳酸氢钠沉淀法是一种较为常见的含氟废水处理方法,其紧要原理是利用碳酸氢钠与氟化物进行反应生成硼酸盐,从而实现氟离子的去除。

实在的步骤如下:1.将含氟废水与碳酸氢钠均匀混合;2.在混合后的溶液中加入适量的蓝色指示剂;3.不断搅拌,并适当调整pH值;4.当蓝色指示剂由蓝色变为浅红色时,将溶液过滤;5.将滤液进行焙烧,得到固体氢氟酸钠;6.将固体氢氟酸钠焙烧至700℃左右,得到氟化钠作为有用产物。

活性炭吸附法活性炭吸附法是通过将含氟废水通过确定时间的接触,使其中的氧化剂等有机物质被吸附到活性炭上而实现氟离子的去除。

这种方法处理含氟废水的效率很高,但需要注意的是,使用过的活性炭应当适时更替。

实在的步骤如下:1.将含氟废水流经活性炭床层;2.氟离子通过吸附,被活性炭去除;3.让已被吸附了有机物质的活性炭通过高温燃烧,得到活性炭。

静电沉积技术静电沉积技术是一种基于电化学原理的处理方法,通过电极的极性排斥、吸引离子的不同极性,在电解液中将含有氟离子的废水处理掉。

实在的步骤如下:1.在含氟废水中加入聚丙烯酸钠(PAA—Na)溶液为电解液;2.将电解质加热至70 ~80℃并搅拌,加入适量的聚焦式超声波以获得更高效的沉降效果;3.将电极放置于电解液中,并通过加热和搅拌使氟离子在极板上沉积;4.将电极从电解质中取出,清洗并干燥,得到沉积的氟离子。

生物降解法生物降解法是将含有氟离子的废水放入 loaded 后,利用特别的细菌进行分解,从而实现氟离子的除去。

实在的步骤如下:1.在含有氟离子的废水中加入适量的营养物;2.将细菌培育在含有营养物的环境中;3.将细菌制成 loaded,倒入含有氟离子的废水中;4.细菌在含有氟离子的废水中繁殖,分解含有氟离子的有机物质;5.经过一段时间的处理,将 loaded 取出,并经过后处理。

含氟废水处理方法

含氟废水处理方法

含氟废水处理方法含氟废水处理方法含氟废水是指工业生产中含有氟离子(F-)的废水。

氟离子是一种常见的无机离子,广泛存在于工业生产中的化学过程中,如电镀、冶炼、化肥制造等。

由于氟离子具有一定的毒性和腐蚀性,直接排放到环境中会对水体、土壤和生态环境产生严重的危害。

因此,有效处理和处理含氟废水成为了工业环保的重要课题。

目前,针对含氟废水的处理方法主要包括以下几种:1. 沉淀法沉淀法是一种常见的含氟废水处理方法。

该方法利用适当的沉淀剂加入到废水中,使氟离子发生沉淀反应从而达到去除氟离子的目的。

常用的沉淀剂包括氢氧化钙、氯化钙等。

沉淀法处理含氟废水相对简单,能够去除废水中大部分的氟离子,但处理效果受废水pH值、沉淀时间和沉淀剂种类的影响。

2. 吸附法吸附法是一种常用的含氟废水处理技术。

该方法通过吸附剂吸附废水中的氟离子,使其从废水中转移到吸附剂上,从而达到去除氟离子的目的。

常用的吸附剂包括活性炭、陶瓷吸附剂、聚合物吸附剂等。

吸附法处理含氟废水具有操作简便、处理效果稳定等优点,但吸附剂的选用和再生问题需要进一步研究。

3. 膜分离法膜分离法是一种高效的含氟废水处理技术。

该方法利用特殊的膜材料,使废水中的氟离子通过膜的选择性透过,从而实现氟离子的分离与去除。

常用的膜材料包括反渗透膜、离子交换膜等。

膜分离法处理含氟废水具有处理效果好、操作简便等优点,但膜材料的选择和维护费用较高。

4. 化学氧化法化学氧化法是一种常见的含氟废水处理技术。

该方法利用化学氧化剂对废水中的氟离子进行氧化反应,使其转化为无害或低毒的化合物。

常用的化学氧化剂包括高锰酸钾、过氧化氢等。

化学氧化法处理含氟废水具有处理效果好、反应速度快等优点,但副产物的处理和再生问题需要进一步研究。

5. 生物处理法生物处理法是一种较为新颖的含氟废水处理技术。

该方法利用特定的微生物将废水中的氟离子转化为无害或低毒的化合物。

生物处理法处理含氟废水具有处理效果好、资源消耗少等优点,但微生物的选用和培养条件的控制较为复杂,需要进一步改进和完善。

工厂含氟废水的处理流程及注意事项

工厂含氟废水的处理流程及注意事项

工厂含氟废水的处理流程通常包括以下几个关键步骤,并且在处理过程中需要注意以下事项:处理流程:1.预处理:o pH值调节:首先,需要根据废水中的氟离子浓度和其它杂质成分,调整废水的pH值至适合后续处理的范围。

例如,可以使用石灰乳(Ca(OH)₂)或硫酸铝(Al₂(SO₄)₃)等化学药剂中和酸性废水,使其趋于中性或偏碱性,以便利于氟离子与钙离子或其他金属离子形成沉淀。

2.化学沉淀法:o沉淀反应:向废水中加入氯化钙(CaCl₂)或其他能与氟离子形成难溶盐的物质,如铝盐或铁盐,使氟离子转化为CaF₂或AlF₃等沉淀物。

o絮凝沉淀:可能还需要加入絮凝剂如聚丙烯酰胺等,促使沉淀物快速聚集长大,易于沉降分离。

3.固液分离:o沉淀池:在沉淀池中让沉淀物自然下沉,然后通过底部刮泥机收集上部清澈的废水。

o过滤:对于细小的悬浮物或未能有效沉淀的氟化物,可进一步通过砂滤、斜板沉淀池或者压滤等方式进行固液分离。

4.深度处理:o吸附法:利用活性炭、沸石或专用的除氟吸附剂,通过物理吸附或离子交换方式进一步去除废水中的氟离子。

o离子交换法:使用特定的离子交换树脂去除剩余的氟离子。

o膜处理技术:如反渗透(RO)、纳滤(NF)等高效分离技术也可用于深度脱氟。

5.最终处理:o中和与pH调整:确保处理后的废水pH值符合排放标准,必要时再次进行中和调节。

o消毒:如果废水还需回用或直接排放,可能需要进行消毒处理,确保无害化。

注意事项:•精确计量:投放化学药剂时要精确控制剂量,防止过量导致药剂浪费或不足导致处理效果不佳。

•pH监控:持续监测废水的pH值变化,以确保最佳反应条件。

•安全防护:处理过程中产生的某些物质可能有毒有害,操作人员需做好个人防护措施。

•沉淀物处置:沉淀出的含氟固废需要按照危险废物管理规定妥善处置,不可随意堆放。

•水质检测:处理后的废水需定期进行氟离子浓度和其他污染物指标的检测,确保达标排放。

•节能与资源回收:考虑在处理过程中如何节约能源,并探索氟资源回收的可能性,如通过热处理得到氟化盐再利用。

含氟废水处理设计方案

含氟废水处理设计方案

含氟废水处理设计方案一、背景介绍含氟废水是指工业生产过程中产生的含有氟离子的废水。

氟化工、电子工业、冶金工业等行业都会产生大量的含氟废水。

由于氟离子对人体和环境具有一定的毒性,含氟废水的处理成为一项重要的环保任务。

二、处理原理1. 硬膜反渗透(RO)技术硬膜反渗透技术是一种通过半透膜将废水中的氟离子分离出来的方法。

该技术利用高压将废水逆渗透膜,通过膜孔径较小,只能让水分子通过,而阻隔氟离子等溶质的特性,实现对废水中氟离子的去除。

2. 吸附剂法吸附剂法是利用特定的吸附剂吸附废水中的氟离子。

常用的吸附剂有活性炭、陶瓷吸附剂等。

通过将废水与吸附剂接触,使氟离子被吸附剂表面吸附,从而实现氟离子的去除。

三、处理步骤1. 预处理将含氟废水经过初步的沉淀和过滤处理,去除废水中的悬浮物和颗粒物,以减少对后续处理设备的影响。

2. 硬膜反渗透处理将经过预处理的废水送入硬膜反渗透设备中,通过高压将废水逆渗透膜,实现对废水中氟离子的去除。

同时,通过控制反渗透膜的通量和回收率,可以调节处理效果和水质要求。

3. 吸附剂法处理将经过硬膜反渗透处理的废水送入吸附剂装置中,使废水与吸附剂充分接触,实现对废水中残留的氟离子的吸附。

吸附剂饱和后,可通过热解、酸洗等方法对吸附剂进行再生,以提高吸附剂的使用寿命。

4. 深度处理经过硬膜反渗透和吸附剂法处理后,废水中的氟离子已大幅降低。

但为了进一步提高水质,可采用活性炭吸附、离子交换等深度处理工艺,以达到排放标准要求。

四、处理设备1. 初沉池和过滤器:用于废水的初步沉淀和颗粒物的过滤,减少对后续设备的影响。

2. 硬膜反渗透设备:包括反渗透膜、高压泵、压力容器等,用于将废水中的氟离子分离出来。

3. 吸附剂装置:包括吸附剂柱、进出水管道、再生设备等,用于废水中残留的氟离子的吸附和再生处理。

4. 深度处理设备:根据实际情况可选择活性炭吸附装置、离子交换器等设备,以进一步提高水质。

五、处理效果经过硬膜反渗透和吸附剂法处理后,废水中的氟离子浓度可降低至国家排放标准以下。

怎么处理含氟废水?

怎么处理含氟废水?

处理含氟废水有多种方法。

这里整理了化学沉淀法、混凝沉淀法、除氟剂法、吸附法、电析法、除氟药剂法、电凝聚法、离子交换树脂法、反渗透法、液膜法、微生物处理法、诱导结晶法。

一、除氟剂法:主要分为液体除氟剂BliQ-F02和固体除氟药剂BliQ-F01,该产品主要成分为铝铁硅无机聚合盐,特殊的结构设计使其能够在水中快速水解,产生大量带正电荷的聚合胶体,胶体中含有多个羟基配位体,能够在废水中与氟离子实现交换,交换容量大。

在交换以后,胶体半径大幅度降低,与游离氟离子产生强电荷吸附形成共沉淀。

除氟剂是一种专为解决废水中氟去除难题研发的药剂,它适用于各行业污水氟超标治理;反应速度快,去除率可达95%以上。

(1)相对钙盐,去除过程产生的污泥量极少,形成的氟化物沉淀不会逆转;(2)润群除氟剂是一种多功能高效除氟剂,在强化去除重金属离子、悬浮物等方面具有明显的作用;(3)沉降速率快,吸附效率快,去除率高。

在相同的条件下除氟效率是活性氧化铝的2-4倍,是沸石分子筛的8-10倍,可大大降低处理成本;(4) 反应快速、投加量少。

除氟混合反应仅需5-10分钟左右,可根据现场实际情况在工艺过程中投加处理,药剂投加成本比钙盐除氟剂、氧化铝离子交换吸附等经济;(5) 产品中不含钙质,不会造成系统管道等组件堵塞;(6) 产品中无游离氯离子,压滤液对生化系统无影响;(7) 处理设备简单,投加即可见效,无需复杂调试;(8) 不含钙质,长期使用不会造成管道、阀体结垢、堵塞现象。

------------------------------------------------------------------------------------------二、化学沉淀法:化学沉淀法是含氟废水最常用的处理方法,普遍应用于高浓度含氟废水中。

是将某些化学药品加入含氟废水中,从而生成难溶性氟化物或者利用共沉淀吸附氟离子,再用自然沉淀或者过滤材料等方法使沉淀物与水溶液分离,以达到除氟的目的。

含氟废水处理方法

含氟废水处理方法

含氟废水处理方法含氟废水是指含有氟化物的废水,通常来自冶金、化工、电镀、制革等工业生产过程中的废水排放。

含氟废水对环境和人体健康都具有一定的危害性,因此需要进行有效的处理和处理。

下面将介绍几种常见的含氟废水处理方法。

一、物理方法。

物理方法是指利用物理原理对含氟废水进行处理的方法。

其中,吸附法是一种常见的物理方法。

吸附法通过将含氟废水与吸附剂接触,利用吸附剂对氟离子的吸附作用,将废水中的氟离子吸附到吸附剂表面,从而实现含氟废水的处理。

常用的吸附剂包括活性炭、氧化铁等。

此外,膜分离技术也是一种常见的物理方法,通过特定的膜对含氟废水进行过滤,从而实现氟离子的分离和去除。

二、化学方法。

化学方法是指利用化学原理对含氟废水进行处理的方法。

其中,沉淀法是一种常见的化学方法。

沉淀法通过加入适当的沉淀剂,如氢氧化钙、氢氧化钠等,将废水中的氟离子与沉淀剂发生反应生成沉淀物,从而实现含氟废水的处理。

此外,离子交换法也是一种常见的化学方法,通过离子交换树脂对废水中的氟离子进行交换,将氟离子吸附到树脂上,从而实现氟离子的去除。

三、生物方法。

生物方法是指利用生物体对含氟废水进行处理的方法。

其中,生物降解法是一种常见的生物方法。

生物降解法通过将含氟废水中的有机物质转化为无害的物质,利用微生物的代谢活动来去除废水中的氟离子。

此外,植物吸附法也是一种常见的生物方法,通过植物的吸附作用将废水中的氟离子吸附到植物体内,从而实现含氟废水的处理。

四、综合方法。

综合方法是指将物理、化学、生物等多种方法结合起来对含氟废水进行处理的方法。

通过综合利用各种方法的优势,可以更有效地去除含氟废水中的氟离子,实现废水的处理和净化。

总之,针对含氟废水的处理,可以根据实际情况选择合适的处理方法,也可以结合多种方法进行综合处理,以达到净化废水、保护环境的目的。

希望各行各业在生产过程中能够重视含氟废水处理工作,采取有效的措施,共同保护我们的环境。

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1 化学沉淀法对于高浓度含氟工业废水,一般采用钙盐沉淀法,即向废水中投加石灰,使氟离子与钙离子生成CaF2沉淀而除去。

该工艺具有方法简单、处理方便、费用低等优点,但存在处理后出水很难达标、泥渣沉降缓慢且脱水困难等缺点。

氟化钙在18 ℃时于水中的溶解度为16.3 mg/L,按氟离子计为7.9 mg/L,在此溶解度的氟化钙会形成沉淀物。

氟的残留量为10~20 mg/L时形成沉淀物的速度会减慢。

当水中含有一定数量的盐类,如氯化钠、硫酸钠、氯化铵时,将会增大氟化钙的溶解度。

因此用石灰处理后的废水中氟含量一般不会低于20~30 mg/L[6]。

石灰的价格便宜,但溶解度低,只能以乳状液投加,由于生产的CaF2沉淀包裹在Ca(OH)2颗粒的表面,使之不能被充分利用,因而用量大。

投加石灰乳时,即使其用量使废水pH达到12,也只能使废水中氟离子浓度下降到15 mg/L左右,且水中悬浮物含量很高[7]。

当水中含有氯化钙、硫酸钙等可溶性的钙盐时,由于同离子效应而降低氟化钙的溶解度。

含氟废水中加入石灰与氯化钙的混合物,经中和澄清和过滤后,pH为7~8时,废水中的总氟含量可降到10 mg/L左右。

为使生成的沉淀物快速聚凝沉淀,可在废水中单独或并用添加常用的无机盐混凝剂(如三氯化铁)或高分子混凝剂(如聚丙烯酰胺)。

为不破坏这种已形成的絮凝物,搅拌操作宜缓慢进行,生成的沉淀物可用静止分离法进行固液分离。

在任何pH下[8],氟离子的浓度随钙离子浓度的增大而减小。

在钙离子过剩量小于40 mg/L时,氟离子浓度随钙离子浓度的增大而迅速降低,而钙离子浓度大于100 mg/L时氟离子浓度随钙离子浓度变化缓慢。

因此,在用石灰沉淀法处理含氟废水时不能用单纯提高石灰过剩量的方法来提高除氟效果,而应在除氟效率与经济性二者之间进行协调考虑,使之既有较好的除氟效果又尽可能少地投加石灰。

这也有利于减少处理后排放的污泥量。

由于氟化物不是废水中唯一要被除去的污染物,因此要根据实际情况选择合适的处理方法。

例如含氟废水中溶有碳酸钠、重碳酸钠时,直接投加石灰或氯化钙,除氟效果会降低。

这是因为废水中存在着一定量的强电解质,产生盐效应,增加了氟化钙的溶解度,降低除氟效果。

其有效的处理方法是先用无机酸将废水pH调到6~8之间,再与氯化钙等反应就可有效地除去氟离子。

若废水中含有磷酸根离子,则先用石灰处理至pH大于7,再将沉淀物分离出来。

对于成分复杂的含氟废水,可用加酸反调pH法[9],即首先在废水中加入过量的石灰,使pH=11,当钙离子不足时补加氯化钙,搅拌20 min,然后加盐酸使废水pH反调到 7.5~8,搅拌20 min,加入絮凝剂,搅拌后放置30 min,然后底部排泥,上清液排放。

在投加钙盐的基础上联合使用镁盐、铝盐、磷酸盐等工艺,处理效果比单纯加钙盐效果好。

如氯化钙与磷酸盐除氟法,其工艺过程是:先在废水中加入氯化钙,调pH至9.8~11.8,反应0.5 h,然后加入磷酸盐,再调pH为6.3~7.3,反应4~5 h,最后静止澄清4~5 h,出水氟质量浓度为5 mg/L左右。

钙盐、磷酸盐、氟三者的摩尔比大约为(15~20)∶2∶1。

另一种用氯化钙和三氯化铝联合处理含氟水的方法,其工艺过程是:先在废水中投加氯化钙,搅溶后再加入三氯化铝,混合均匀,然后用氢氧化钠调pH至7~8。

沉降15 min后砂滤,出水氟离子浓度为 4 mg/L。

氯化钙、三氯化铝和氟的摩尔比为(0.8~1)∶(2~2.5)∶1。

钙盐联合使用镁盐、铝盐、磷酸盐后,除氟效果增加[12],残氟浓度降低,主要是因为形成了新的更难溶的含氟化合物,剩余污泥和运行费用仅为原来的1/10。

如钙盐与磷酸盐合用时,会生成Ca5(PO4)3F沉淀[10];氯化钙与三氯化铝合用时形成有钙、铝、氟组成的络合物沉淀,其具体组成和结构尚待进一步研究。

2 絮凝沉淀法氟离子废水的絮凝沉淀法常用的絮凝剂为铝盐。

铝盐投加到水中后,利用Al3+与F- 的络合以及铝盐水解中间产物和最后生成的Al(OH)3(am)矾花对氟离子的配体交换、物理吸附、卷扫作用去除水中的氟离子。

与钙盐沉淀法相比,铝盐絮凝沉淀法具有药剂投加量少、处理量大、一次处理后可达国家排放标准的优点。

硫酸铝、聚合铝等铝盐对氟离子都具有较好的混凝去除效果。

使用铝盐时,混凝最佳pH为6.4~7.2[23~14],但投加量大,根据不同情况每m3水需投加150~1000 g,这会使出水中含有一定量的对人体健康有害的溶解铝。

使用聚铝后,投加量可减少一半左右,絮凝沉淀的pH范围扩大到5~8 。

聚铝的除氟效果与聚铝本身的性质有关,碱化度为75%的聚铝除氟最佳,投加量以水中F与 Al的摩尔比为0.7左右时最佳[15]。

铝盐絮凝沉淀法也存在着明显的缺点,即使用范围小,若含氟量大,混凝剂使用量多,处理费用较大,产生污泥量多;氟离子去除效果受搅拌条件、沉降时间等操作因素及水中SO42-,Cl-等阴离子的影响较大,出水水质不够稳定,这与目前对混凝除氟机理认识还很不够有关,研究絮凝除氟机理具有明显的现实意义。

铝盐絮凝去除氟离子机理比较复杂,主要有吸附、离子交换、络合沉降三种作用机理。

(1)吸附。

铝盐絮凝沉淀除氟过程为静电吸附,最直接的证据是AC或PAC含氟絮体由于吸附了带电荷的氟离子,正电荷被部分中和,相同pH条件下ζ电位要比其本身絮体要低。

另一证据是当水中SO42-,Cl-等阴离子的浓度较高时,由于存在竞争,会使絮凝过程中形成的Al(OH)3(am)矾花对氟离子的吸附容量显著减少。

铝盐絮凝除氟过程中生成的具有很大表面积的无定性的Al(OH)3(am)絮体,对氟离子产生氢键吸附。

氟离子半径小,电负性强,这一吸附方式很容易发生,这已在铝盐除氟絮体红外光谱中得到证实[16]。

不管是化学吸附还是物理上的静电吸附,只要是离子吸附方式,就会使铝盐水解阳离子所带的正电荷降低,从而使絮体的ζ电位值下降。

AC和 PAC含氟絮体的ζ电位都比本身絮体的ζ电位低,说明铝盐除氟过程中离子吸附是一重要的作用方式。

XPS试验表明,絮体Al(OH)3(am)对NaF和HF的吸附为分子吸附。

这两种吸附的具体方式尚有待于进一步研究,最有可能的是氟离子先以氢键或静电作用方式吸附到絮体上,然后钠离子和氢离子作为电荷平衡离子吸附到上面而构成分子吸附。

(2)离子交换。

氟离子与氢氧根的半径及电荷都相近,铝盐絮凝除氟过程中,投加到水中的 Al13O4(OH)147+等聚羟阳离子及其水解后形成的无定性Al(OH)3(am)沉淀,其中的OH-与F-发生交换,这一交换过程是在等电荷条件下进行的,交换后絮体所带电荷不变,絮体的ζ电位也不会因此升高或降低,但这一过程中释放出的OH-,会使体系的pH升高,说明离子交换也是铝盐除氟的一个重要的作用方式。

(3)络合沉淀。

F-能与Al3+等形成从AlF2+,AlF2+,AlF3到 AlF63-共6种络合物,溶液化学平衡的计算表明,在F-浓度为1×10-4~1×10-2 mol/L 的铝盐混凝除氟体系中,pH为5~6的情况下,主要以AlF2+, AlF3,AlF4- 和AlF52-等形态存在,这些铝氟络合离子在絮凝过程中会形成铝氟络合物(AlFx(OH)(3-x)和Na(x-3)AlFx)或夹杂在新形成的 Al(OH)3(am)絮体中沉降下来,絮体的IR和XPS谱图最终观察到的铝氟络离子AlFx(3-x)+一部分是络合沉降作用的结果,另一部分则可能是离子交换的产物。

3 吸附方式用于除氟的常用吸附剂主要有活性氧化铝、斜发沸石、活性氧化镁,近年来还报道了氟吸附容量较高的羟基磷灰石、氧化锆等。

利用这些吸附剂可将氟浓度为10 mg/L的废水处理到1 mg/L以下,达到饮用水的标准。

这些吸附剂的基本情况总结于表1。

表1列出的为原水氟质量浓度为10 mg/L左右和最佳运行条件下的常用氟吸附剂吸附容量变化范围。

表 1 常用氟吸附剂的吸附容量变化范围吸附剂种类吸附容量(mg/g) 最佳吸附pH斜发沸石[20] 0.06~0.3 7.3~7.9活性氧化铝[21~22] 0.8~2.0 4.5~6活性氧化镁[23] 6~14 6~7粉煤灰[24] 0.01~0.03 3~5羟基磷酸钙[25] 2~3.5 6~7氧化锆树脂[26] 30 3.5~7吸附法一般将吸附剂装入填充柱,采用动态吸附方式进行,操作简便,除氟效果稳定,但存在如下缺点:(1)吸附容量低。

由表1可见,常用的吸附剂如斜发沸石和活性氧化铝吸附容量都不大,在0.06~2 mg/g之间。

新近报道的羟基磷酸钙的氟吸附量可达3.5 mg/g,活性氧化镁的氟吸附为6~14 mg/g,但使用过程中易流失。

以稀土氧化锆为主制成的氟吸附剂的吸附量可高达30 mg/g。

这些新型的吸附剂虽价格比较贵,但处理后,吸附容量下降缓慢,可反复使用,是一个发展方向。

粉煤灰中含有活性氧化铝,也可用于处理含氟废水,可直接往废水中投加,以废治废,成本低廉,缺点是氟吸附量小,投加量大,通常需投加40~100 mg/L才能使出水氟含量达到排放标准[24]。

(2)处理水量小。

当水中氟离子浓度为5 mg/L时,每kg吸附剂一般只能处理10~1000 L 水,且吸附时间一般在0.5 h以上。

吸附法只适用于处理水量较小的场合,如饮用水处理。

活性氧化铝是氢氧化铝在一定的温度(400~600℃)下焙烧而成的一种r型氧化铝,与氟离子的交换反应如下:Al2O3·Al2(SO4)3·n H2O+6F-Al2O3·2AlF3·n H2O+3SO42-若原水中氟浓度过高,活性氧化铝吸附处理效果急剧下降;若水中含有磷酸根和硫酸根时,影响脱氟效果。

活性氧化铝吸附容量随pH的升高而降低,脱氟效果较好的pH为5~6.5[25];使用粒径一般采用0.3~0.6 mm为宜。

使用后的活性氧化铝常用硫酸铝或氢氧化钠和硫酸再生。

对活性氧化铝除氟机理研究较多,但存在着不同的看法。

主要观点有二:一种认为活性氧化铝除氟是吸附过程;另一种则认为活性氧化铝除氟是水中氟离子与除氟剂中的阴离子的交换过程。

刘裴文等人提出了吸附交换的过程,X光光电子能谱解析表明,初次用于水处理的活性氧化铝(包括再生后表面组成与其相同者)除氟本质上是分子吸附。

化学分析表明,用硫酸铝再生的活性氧化铝除氟是吸附交换。

4 小结及讨论(1)利用化学沉淀法可以处理高浓度的含氟废水,氟离子初始浓度为1000~3000mg/L 时,石灰法处理后的最终浓度可达20~30 mg/L,该法操作简便,处理费用低。

但由于泥渣沉降速度慢,需要添加氯化钙或其它絮凝剂,使沉淀加速。

设法提高钙离子浓度及保持高的 pH而使氟化钙沉降是降低氟离子浓度的主要途径。

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