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随着现代工业的发展,含氟原料在氟化工、铝电解、玻璃制造等部门的应用日益广泛,含氟废水的排放量逐年增加,对动植物、土壤和人体都造成了严重的危害。目前,含氟废水处理方法主要包括化学沉淀法、絮凝沉淀法、吸附法等等。其中石灰沉淀法因其工艺简单、操作简便、成本低廉等优点受到了最广泛的应用。该方法存在的问题是:沉淀过程中石灰利用率低、CaF2污泥含水率高且不能回收利用;出水总氟浓度不稳定,在实际过程中往往需要与絮凝沉淀工艺组合,造成污泥渣量大。
针对传统化学沉淀法处理含氟废水中存在的诸多问题,本文以沉淀物结晶理论为基础,提出了晶种法处理含氟废水的实验思路,即在氟化钙晶种存在下,将废水和沉淀剂混合,使氟离子和钙离子异相成核生长成为粗颗粒氟化钙。通过自行设计的晶种法实验装置进行了一系列实验,主要研究结论如下:
CaF2沉淀-溶解平衡的热力学研究表明,沉淀过程中生成的氟化钙粒度对除氟效果有重要影响,氟化钙粒度越大,其溶解度越小,出水总氟浓度越低。在晶种存在的条件下,通过调节反应溶液的pH(pH<7)和Ca/F(0.5<Ca/F<1),可以得到含水率低、沉降性好的砂状化氟化钙颗粒。以氢氧化钙上清液作为沉淀剂,采用晶种法对湖南有色湘乡氟化学公司所排放的3100mg/L含氟废水进行了处理,出水总氟浓度稳定在20mg/L,以内,氟化钙污泥含水率低于40%,沉降性较好,氟回收率高于99%。采用晶种一絮凝的组合方法对晶种法出水进行了深度处理,出水总氟浓度低于10mg/L,静置10min后浊度低于10NTU。
以上结果表明,晶种法既可以实现出水总氟浓度达标又能回收氟化钙污泥,是一种有效的高浓度含氟废水的处理及氟资源的回收方法。