废水中的除氟

氟(F)是我们的空气,土壤和水中发现的天然元素。氟是元素周期表中反应性**高的元素之一,在我们的环境中很少发现(如果有的话)作为元素氟,并且在许多不同的天然化合物中也越来越多地被发现为氟。
元素周期表-氟
氟在我们的日常生活中相对丰富,**常见的是在饮用水中人工添加为牙科援助或在该**某些地区自然存在。大多数牙膏出售时都添加了氟化钠(NaF)作为牙科助剂。在我们的饮用水和牙膏中添加氟化物一直是引起广泛争议的来源。

氟化物在工业特别是半导体和纳米技术工业中作为玻璃和二氧化硅蚀刻剂被大量使用。工业上**常见的氟化物来源是氢氟酸(HF),尽管相对较常见的是包含氟化氢铵(NH 4 -HF)的缓冲氧化物蚀刻(BOE)。

氟化物具有钙离子(Ca)的高亲和力,这归因于其作为牙科用助剂的使用,也是其对水生和陆地生命健康至关重要的基础。人体中**常见的元素之一是钙,其形式多种多样,包括骨骼系统的主要结构以及血液中的必需电解质。

键合能(kJ mol -1)
  H
F 527 519 570
397 412 431
310 367 366
Ø 402 256 427
CRC 74版

暴露于过量的游离氟化物可能对人类和所有生命形式都是致命的。在我们的体内,氟化物对钙的自然亲合力与环境中的钙相同,与所有其他阳离子相比,优先与钙形成,同样,与所有其他阴离子相比,钙也会与氟化物优先形成,这会危害健康。侵蚀骨骼结构的氟化物将使我们的骨骼变得微弱,多孔;在我们的血液中,氟化物会迅速吸收游离的钙电解质,导致心力衰竭。

工业废水中氟化物的监管限值范围从严格的10ppm到无限值,其限值几乎不像​​过去几年那样普遍。在地下水中天然存在氟化物的地区或工业中通常使用氟化物的地区,氟化物的限值往往更为普遍和严格。

Digital Analysis Corp.制造了一系列除氟系统,规模从每天50加仑(GPD)到超过300,000 GPD不等。我们的除氟系统很容易将氟减少至10ppm以下,并能够满足低至2ppm的限值;尽管典型的限制范围是氟化物总量的10至25 ppm。

总氟化物是任何氟化物还原系统设计中的**指标。一个常见的错误是假设游离氟化物含量低时,即满足排放标准。排放许可证将始终标明总氟化物,而游离氟化物是很少使用的指标。市场上大多数氟化物分析仪只能测量游离氟化物,而不能测量总氟化物,因为在现场很难对总氟化物进行测量。
 

    可以使用多种不同方法之一从工业废水中去除氟化物,具体取决于它们的形式:
  • 通过活性氧化铝减少氟化物(仅在极低水平的游离氟化物上有效,通常仅用于饮用水)。
  • 反渗透或膜技术(通常仅作为澄清步骤有效,而不能作为主要处理技术)。
  • 离子交换(仅当水流中相对不含竞争性阴离子时才是经济的,这种情况很少发生)。
  • 沉淀为氟化钙(CaF 2)。一般来说,工业废水中氟化物的还原是CaF 2的**沉淀。尽管做起来不容易,但是正确地做是一个非常简单且经济的选择。


Ca ++ + 2F - ↔CaF 2 Ksp(25 0 C)3.45 x 10 -11

石灰与氯化钙

除氟过程需要大量的钙(Ca)源。在工业上,两种**经济的Ca形式是石灰[Ca(OH)2 ]或氯化钙(CaCl 2)。两者都可以使用,都有优点。但是,石灰很难处理,充其量只能作为乳化浆液提供,这往往会堵塞管道,泵并沉淀在储罐中。**典型的是,石灰以干燥且有点腐蚀性的粉末形式提供,很难处理。此外,由于化学反应的结果(请参见上面引用的白皮书),氟化物还原系统的氢氧化物需求在满足钙需求之前就已经满足了很长时间,这意味着pH值**终远高于排放和调整后的pH值是**的。以液体形式购买的氯化钙不是这种情况,氯化钙更容易处理和运输。另外CaCl 2不会提高pH值,也不需要调整pH值。对于大型应用,石灰可能具有优点,因为其操作成本可能更低,但前提是**使用大型石灰处理系统(石灰料仓,干石灰进料等)。