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了解氟污染:来源、危害及处理方法

2024-07-10 13:05:43发布    浏览13次    信息编号:78330

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了解氟污染:来源、危害及处理方法

地壳中氟含量为,为第13大丰富元素。氟在自然界中主要以萤石(CaF2)、氟磷酸钙((PO4)6)、冰晶石()等化合物形式存在。岩石、矿物、土壤中的氟是地表水和地下水中氟的主要来源。

工业生产过程中,还会排出大量含氟废气、废液、废渣。造成工业氟污染的氟化物主要来自冶金工业中的铝冶炼、钢冶炼,化学工业中的磷肥、氟塑料生产,硅酸盐工业中的砖瓦、陶瓷、玻璃、耐火材料生产,电力工业中的燃煤发电等。

废气、废液会直接污染环境,而含氟废渣也会成为间接的氟污染源。这些含氟废气、废液、废渣的特点是集中排放,造成周围人畜中毒,引发地方性氟中毒。

含氟废水的处理方法很多,目前国内外常用的方法大致可分为沉淀法和吸附法两大类。

除上述两种方法外,还有离子交换树脂脱氟法、超滤膜法、电凝聚法、电渗析法等,由于这些方法成本较高,脱氟率较低,在常用脱氟工艺中很少得到推广应用。

1.化学沉淀法

对于高浓度含氟水(氟离子浓度大于20mg/L),一般采用石灰或电石渣沉淀法,利用石灰中的钙离子与氟离子生成氟化钙沉淀,去除氟离子。化学沉淀法具有原理简单、处理方便、成本低、效果好的特点,目前广泛应用于处理高浓度含氟水。但在一定程度上存在设备庞大、处理水难以达标、沉淀速度慢、脱水困难等缺点,常加入氯化钙或其他混凝剂来加速沉淀。

2.混凝沉淀法

此方法是先将酸碱含铜废液中和,再经离心、再中和结晶、筛选、脱水等工序,制取高品质硫酸铜的方法,此方法制得的硫酸铜比铜泥的附加值高,但废液中的铜以硫酸铜形式回收后,还需要将废水排放,对环境造成污染。

3.混凝沉淀法

对于低浓度含氟水(氟离子浓度小于20mg/L),一般采用混凝沉淀法,利用混凝剂在水中形成带正电荷的胶体粒子吸附水中的F-,使胶体粒子凝聚沉淀成较大的絮凝体,达到除氟的目的。混凝沉淀法具有药剂投加量少、处理水量大的优点,但一般只适用于氟含量较低的水处理,若要达到更好的效果,需与其他方法联合使用。

但除氟效果受搅拌条件、沉淀时间等操作因素以及水中CO32-、SO42-、Cl-等阴离子浓度的影响较大。近年来,随着化工和水处理行业的不断发展,出现了许多高效的混凝除氟剂,使强化混凝技术重新焕发了生机。随着传感器技术和自动控制技术的应用,实时控制混凝剂的投加量已成为可能。

4.海普定制加工技术

所开发的+(HAP工艺)可以选择性吸附废水或废酸中的氟离子并富集到吸附材料中,达到分离氟离子的目的,吸附后的水中氟含量大大降低,满足了后续步骤的相关要求。

HAP工艺将料液调节pH值后进行过滤,截留悬浮物及细小颗粒,防止杂质进入吸附材料影响吸附性能。

过滤后的液体进入装有专用吸附材料的吸附塔进行吸附,吸附饱和后对吸附材料进行脱附再生,吸附材料再生后可重复使用,吸附流出液随后由客户回收利用,高浓度脱附液由客户自行脱氟。

图1 工艺流程图

五、案例介绍

经营范围包括前驱体、正极材料、新能源材料的研发、生产、加工及销售。该企业生产过程中产生的硫酸锂液体需要进行脱氟处理,根据该液体的特性、难点及处理要求,选用我公司相关专用吸附材料对该液体进行吸附处理,出水可满足客户要求,废水设计指标见下表。

废水设计参数表

实验室测试吸附处理数据

处理效果外观图:

图2:左边是原水,右边是吸附水

废水经预处理调节pH为4后,再采用专用吸附剂处理,氟含量在1ppm以内,满足客户要求。该吸附剂经过多批次吸附、解吸试验,结果显示吸附性能稳定可靠。

HAP工艺采用PLC程序自动控制,实时监测吸附装置的温度、压力、液位等参数,实现全过程自动化操作。PLC与上位机通讯,方便生产过程中控制装置运行状态:

(1)配备独立的操作控制柜,方便管理和日常维护;

(2)泵控制:泵与相应罐体液位计联动,根据罐体液位高低动作。每台电机均设有现场操作柱,可根据需要现场切换手动/自动操作方式。

(3)吸附系统自动控制:水泵、自控阀根据温度、压力、运行时间等过程自动切换;

(4)吸附系统手动控制:为了处理偶然需要操作单台设备的情况,中央控制台还设有手动系统,即每台设备的控制都是独立的,不需要与其他设备关联。

(5)逻辑控制图包括吸附、脱附模块,吸附模块具有手动、自动、停止、启动等功能,脱附模块具有结束、暂停、恢复、停止、脱附启动等功能。

(6)所有泵、阀门在上位机均具有手动控制、自动控制两种操作方式,可实现单台泵或阀门的控制。

6.吸附法的优点

1、有效降低出水中氟离子浓度,保证出水达标排放或满足后续工艺的操作要求;

2、采用特殊改性的吸附材料,吸附容量大,设备投资小,运行费用低;

3、工艺流程简单,可实现全自动化操作,操作维护方便;

4、可实现多层布置,占地面积小,安装周期短;

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