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    含氟工业废水处置方法与技术总结

    更新日期:2021-12-09 14:22
     
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      氟是人体维持正常生理活动不可短少的微量元素之一。适量的氟能促进牙齿和骨骼的钙化,有助于神经兴奋的传导和体内酶的代谢,但人体摄入过量的氟会造成氟中毒、骨质疏松症和关节炎等。世界卫生组织规则饮用水中氟含量的上限为1.5mg/L,我国《生活饮用水水质卫生标准》规则饮用水中氟化物含量的限值为1mg/L,工业废水中氟离子含量应小于10mg/L。电镀、铝电解、半导体、钢铁工业、玻璃制造、磷肥生产、热电厂、萤石选矿、氟化盐和氢氟酸等诸多生产过程中都会排出大量的含氟废水,含量都在100mg/L以上,局部行业氟离子含量以至高达几千mg/L。因而,必需对含氟废水实行处置,达标后才干向外排放。
     
      目前,已有报导的含氟废水除氟办法有化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法、离子交流法、膜过滤法、电化学法和诱导结晶法等。在众多办法中,化学沉淀法、混凝沉淀法、吸附法由于适用性较强备受关注。主要引见近年来国内这3种办法在除氟方面的研讨发展,并指出了今后努力的方向。
     
      1、含氟工业废水处办法
     
      1.1 化学沉淀法
     
      化学沉淀法除氟是在含氟废水中参加氯化钙、氢氧化钙和氧化钙等化学物质,使其与氟离子构成氟化钙沉淀以到达除氟的目的。目前该法由于操作简单、投资少、除氟效果明显,普遍适用于大范围高浓度含氟废水的处置。
     
      但氟化钙自身具有一定的溶解性,并且会与氢氧化钙共溶,这常会造成处置后的废水中氟含量依然有2030mg/L,很难到达排放规范,同时存在污泥量大、二次污染严重等问题。因而,常需求对废水实行二次处置以至屡次处置才干到达排放的请求。
     
      1.2 混凝沉淀法
     
      混凝沉淀法除氟是应用较多的一种办法,适用于大范围处置废水。其原理是在含氟废水中参加具有混凝效果的混凝剂,然后调理pH到恰当值,废水中的氟化物被构成的胶体或沉淀所吸附,从而到达去除氟离子的目的。
     
      絮凝剂可分为有机絮凝剂、无机絮凝剂和微生物絮凝剂3类。其中,铁盐、铝盐属常见的絮凝剂。
     
      郭宇梁等研讨发现,对氟化工企业生产中产生的含氟废水采用多级沉淀法处置,分别在二级混凝反响池和三级混凝反响池中参加氯化钙和聚合氯化铝、聚丙烯酰胺,氟离子含量可由处置前的1000mg/L直接到达排放规范。当水中存在氯化钙、硫酸钙时,由于同离子效应造成了脱氟才能的增加。李喜林等以氟化工园区中的含氟废水为研讨对象,将聚合氯化铝改性后的粉煤灰和氧化钙作为除氟剂实行吸附和沉淀协同除氟,胜利地将废水中的氟离子含量由200300mg/L降至10mg/L以下。褚衍祥等合成了壳聚糖和丙烯酰胺改性壳聚糖两种有机絮凝剂,并比拟了它们的除氟性能。结果显现:在实验室模仿的含氟废水中,丙烯酰胺改性的壳聚糖具有更优的除氟性能,两种絮凝剂最优的除氟温度均为25℃。肖雪峰等对某太阳能电池生产企业产生的高氟含量废水实行了研讨,发如今优化的工艺条件下,F-含量可由未处置前的7456mg/L降至10mg/L以下,到达GB8978—2002中的一级排放规范。优化的工艺条件为:Ca2+投加量为F-量的2倍,混凝沉淀过程pH89,混凝剂聚合氯化铝、助凝剂聚丙烯酰胺的投加量分别为400mg/L4mg/L
     
      陈颖以铝盐为改性剂,采用改性后的产絮菌CZJ-15制备了高效可降解、无毒的改性微生物絮凝剂FCZJ-15,并将其用于处置实验室内的模仿含氟废水,研讨标明:FCZJ-15不适用于单独实行除氟处置,但适用于和铝盐实行复配再用于除氟。在高氟含量水地域,改性微生物絮凝剂FCZJ-15可使铝盐的运用量降至原运用量的1/2左右。
     
      混凝沉淀法的优点在于混凝沉淀中絮凝剂的投加量少,且能够一次性处置大量的废水,缺陷在于该法出水水质不够稳定,产生的污泥量较多造成后续处置比拟费事。在去除F-的同时又引入了絮凝剂中的有害物质,存在实行二次处置的可能性。
     
      1.3 吸附法
     
      吸附法是应用最普遍的除氟办法,其既可直接用于低氟含量废水处置,又可作为化学沉淀法和混凝沉淀法处置后的深度处置。依据所用原料不同将吸附剂分为常规型吸附剂和新型高效吸附剂。表1列出了吸附剂类型和局部示例。
     
     
      1.3.1 常规型吸附剂
     
      高分子类吸附剂资料大多来源于自然的生物质及其衍生产物,如壳聚糖、硅藻土等。自然的壳聚糖虽可经过外表吸附、络合以及离子交流等作用去除水体中的氟离子,但通常需实行负载改性后才干进步除氟性能。硅藻土的主要化学成分是SiO2,并含有少量的Al2O3CaOMgO等杂质,其具有宏大的比外表积以及硅与水中氟离子构成稳定的氟硅酸,会加强除氟效果。
     
      自然矿物如沸石、膨润土等具有较低的本钱,作除氟吸附剂具有较好的开展前景。但是原沸石和原膨润土都需求实行恰当的改性才干进一步进步除氟性能。以某化工企业生产的含氟废水为例,杨艳国等研讨发现,富含正电荷的铝的羟基络合物Al(OH)2+是提升除氟性能的关键,改性后的沸石不只除氟性能高,还具有更优的再生才能和循环运用效率。牟淑杰发现,原始膨润土对模仿废水中的氟离子去除效果不佳,但采用聚二甲基二烯丙基氯化铵和硫酸改性后性能则大幅提升。当膨润土用量为30g/LpH4,反响温度为25℃,吸附时间为25min,改性膨润土对F-的最高去除率可达97%,处置后氟的剩余含量达国度第一类污染物排放规范。
     
      金属基吸附剂主要是铝、铁和镁等金属的氧化物或氢氧化物。活性氧化铝是最早应用于除氟的金属氧化物,其比外表积大、力学强度高、耐高温及抗腐蚀性能好,在酸性溶液中除氟效果理想,吸附容量普通在0.82.0mg/g。铁基吸附剂与铝基吸附剂性质相似,但愈加稳定,而MgO由于具有一定的脱氟才能,则需实行预先处置。
     
      活性氧化铝是最常用的除氟剂,固然具有原料价钱低、除氟容量稳定和出水水质稳定等优点,但活性氧化铝也存在吸附容量低、别离艰难和重复再生后其吸附容量降落快等主要缺陷。将Fe3O4-TiO2作为复合载体负载活性氧化铝则有效地处理了别离难题和吸附容量问题,在同等操作条件下,Fe3O4-TiO2·nH2O·Al对模仿废水和对实践废水的吸附效果相当,出水中的氟离子含量均可到达<10mg/L排放规范。
     
      1.3.2 新型高效吸附剂
     
      为了改良传统吸附剂在吸附废水中氟时存在的吸附才能低、力学强度低等缺陷,对F-具有较高亲和力、吸附容量大、吸附速率大的稀土元素可被添加到除氟资料中。王一凡制备了Ca-Al-La复合资料用于实验室模仿除氟研讨,结果标明:吸附剂外表的羟基参与了反响,升温利于吸附的实行,该资料吸附容量较大、吸附pH范围较宽,在经过重复再生应用5次后仍具有较高的吸附容量。研讨人员发现,采用双滴共沉淀法制备的Mg-Al-La复合氧化物的吸附速率主要受吸附剂颗粒内扩散和吸附反响共同控制,其最大饱和吸附量可高达54.2mg/g,稍高于Mg-Al-Zr复合氧化物和Mg-Al-Ce复合氧化物,明显高于未加稀土元素的其他吸附剂,但废水中共存的二价、三价阴离子会一定水平上影响除氟性能。
     
      树脂含有密集的细孔构造、宏大的比外表积和各种活性基团,具有吸附容量大、污染少、容易改性和便当别离等特性,已被普遍应用于别离、环保、催化和医疗等方面。胡家朋等将制备的羟基镧改性树脂用于实验室内模仿的含氟废水,发现羟基镧改性树脂对F-有较好的选择性吸附性能,不只使处置后的废水可以到达国度排放规范,而且可以改善排放废水的pH
     
      总体来说,无论是采用传统吸附剂还是新型吸附剂,吸附法的优点在于能够将氟离子含量降低到饮用水级别,但缺陷主要是实践应用中氟离子与废水中其他共存的阴离子存在竞争关系,吸附剂对氟离子必需具有优先选择性才能够。此外,如何制备出吸附容量大、吸附速率大、经济效益佳、可屡次再生回用的吸附剂还值得进一步深化研讨。
     
      2、结语
     
      氟离子是废水中较难去除的物质之一。思索到废水中可能还存在其他离子,因而除氟变得愈加艰难。从已有的胜利理论看,关于范围化浓度较高的含氟废水,国内多采用化学沉淀法和混凝沉淀法相分离的多级沉淀法,并依据实践处置效果再肯定后续能否采用吸附法实行二次处置,而关于浓度较低的含氟废水多采用吸附法或离子交流法使其达标排放。
     
      关于混凝型沉淀法而言,由于参加的絮凝剂类型不同,去除机理和效果会明显不同。因而,将来开发绿色环保的高效絮凝剂,完成氟资源的综合应用十分重要。而关于吸附法而言,吸附剂对氟离子的优先选择性、吸附机理以及吸附剂的再生应用需惹起研讨者更多关注再生应用需惹起研讨者更多关注