含氟废水处理方法主要有沉淀法、吸附法和离子交换法。对于高浓度含氟废水,考虑到经济性及操作的复杂性,不宜采用吸附法和离子交换法进行处理。沉淀法是指投加化学药剂形成氟化物沉淀,或吸附于所形成的沉淀物中而共沉淀,然后分离固体沉淀物去除氟的方法,该方法是处理大多数含氟废水较成熟的处理方法。我们以钙盐沉淀和吸附剂吸附法进行含氟废水的处理讲解。
采用两级钙盐沉淀法,即向废水中投加氯化钙,利用氯化钙中的 Ca2+ 与水中的 F-反应生成难溶的 CaF2 沉淀而将水中的 F- 除去,其化学反应为:
Ca2++2F-=CaF2
石灰价格便宜,石灰浆液不仅可以中和酸性废水,极大减少液碱使用量,节省药剂量投加成本,也可以提供作为氟离子沉淀剂的钙离子,其中和、沉淀双重作用非常优异。
当废水呈酸性,便可以石灰和液碱辅助调节 pH。
在任何 pH 值下,根据溶度积常数原理,[F-]随[Ca2+]的增大而减小。在[Ca2+]过剩量 小于 40mg/L 时,[F-]随[Ca2+]的增大而迅速降低,而[Ca2+]>100mg/L 时[F-]随[Ca2+]变化缓慢。沉淀剂石灰为碱性物质,为控制 pH 值在合适的范围之内,必须限制石灰的加入量;要使出水氟降到排放标准以下,又必须保证[Ca2+]有一定甚至很大的过剩量。为解决这一对矛盾,可采取石灰和可溶性钙盐 (如 CaCl2 等) 联合处理法:首先加入石灰使含氟废水的 pH 值达到要求,并投加初步的Ca2+ ,再加入CaCl2 来获得过剩的溶解态Ca2+。
因此,选用氯化钙作为沉淀剂,将氯化钙溶液投加到含氟废水中去,必要时投加一定量的石灰以控制 pH 值,同时补充钙离子。该法具有方法简单、处理方便、费用低等优点,尤其适合于处理高浓度含氟废水。
除氟剂除氟适用于工业废水末端深度除氟。除氟剂的深度除氟作用机理是除氟剂的强吸附作用和离子交换作用。
1) 强吸附作用
铝铁硅复合盐在水中形成胶体颗粒,具有很大的比表面积,带有正电荷,Zeta 电位高,而氟离子半径小,电负性强。絮体对氟离子产生强吸附作用,使得 Zeta 电位降低, 絮体不稳定而沉降。
2) 离子交换作用
部分铝以聚羟阳离子[Al13O4(OH)24]7+ 形态存在,该形态具有高电荷密度和中聚合 度。由于 F-和 OH- 的离子半径和电荷都十分接近,[Al13O4(OH)24]7+ 的部分 OH- 能够与 F- 产生离子交换,最后得到 Al13Fn(OH)m 沉淀。
因此,在用石灰沉淀法、除氟剂等处理含氟废水时有效的降低了氯化钙的投入量,有效的降低了总排口处氯离子的排放量,且同时达到深度除氟的目的。