随着现代工业化进程的急速发展,各类冶金、火力发电、石油化工和水泥、肥料、陶瓷等化工厂如雨后春笋般地建成和投运,使得我国的经济得到了逐步的提高和发展,但随之而来的则是每年成万吨的含氟废水,不仅引起了自然环境及农牧业的污染,而且促使人类患氟斑牙、氟骨病及其他癌症的机率减小。随着国家对于含氟废水、废气的排放标准的要求越来越严格[1-2],以及环保意识的提高,人们越来越关注含氟废水的脱除。通过查阅相关文献发觉,大部分研究者都是以HF或NaF的模拟含氟废水为研究对象,往往忽视了化工厂含氟废水中以H2SiF6方式存在的氟污染。本文以水底H2SiF6的脱除为主要研究对象,对含氟废水的处理进行了研究。
1 实验部份
1.1 仪器和试剂
WL-15B型微处理机离子计;pF-1C(201)型氟电极;上海雷磁232-01型参比电极;CJJ-931数显六联磁力搅拌器;pHS-3C型pH计。
氟硅酸、氢氧化钙、柠檬酸铵、硝酸钠、氢氧化钠,均为分析纯。聚合氯化铝为工业级。
1.2 脱氟机理
目前,国内外含氟工业污水的处理方式有多种,常用的主要有吸附法和沉淀法2大类。此外,还有反渗透法、离子交换树脂法、电汇聚法、电渗析法等。其中,化学沉淀法因操作简单、费用低、反应迅速有效而备受关注,适合于处理高浓度含氟废水。该法通过向含氟废水中添加一定量的除氟剂——熟石灰,使之发生如式(1)和式(2)的反应,从而达到除氟的目的。此种方式除了可以将污水中的SiF-6以沉淀的方式去除,而且可以中和污水中的H+,降低碱液的碱性,从而促使F-的沉淀。
首先,通过滴定法和氟离子选择电极法相结合的手段,得出了氟硅酸碱液电位值与不同含量的关系曲线,从而确定出了氟离子选择电极法在检测氟硅酸含量时的适用范围;接着,以肥料厂含氟废水中的氟离子含量为标准,用市售的氟硅酸氨水与蒸馏水配制出不同质量含量的含氟废水,ρ(F-)分别为100、400、800mg/L,探讨了各自与熟石灰反应的动力学特点,并得出了熟石灰及聚合氯化铝加入量对于脱氟效果的影响规律;最后,通过XRD表征,证明了含氟废水中的氟是以氟化钙沉淀的方式析出。
1)通过氟离子选择电极法与电位滴定法二者检测结果的比较,证明氟离子选择电极法可以确切检测1 000mg/L以下质量含量的氟硅酸。
2)研究了氟硅酸与熟石灰的反应动力学,确定出了熟石灰的最佳药量及反应的最佳时间。
3)探讨了熟石灰和聚合氯化铝加入量对于脱氟效果的影响,并给出了各自的影响机理和形式。
4)通过对不同反应条件下所制沉淀的XRD表征,证明了氟硅酸与熟石灰的最终反应产物是CaF2。