含氟廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展

水處理網(wǎng)訊:摘要：近些年來(lái)，含氟廢水污染問(wèn)題和飲用水含氟超標(biāo)現(xiàn)象愈來(lái)愈受到人們關(guān)注。著重介紹了沉淀法、吸附法、反滲透法及納米材料在含氟廢水處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：含氟廢水；沉淀法；吸附法；反滲透法

隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，可持續(xù)發(fā)展的理念越來(lái)越受到重視。工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣的處理是每個(gè)化工企業(yè)都必須面臨的問(wèn)題。含氟廢水作為常見(jiàn)的工業(yè)廢水，涉及金屬冶煉、鋼鐵、水泥、鋁電解、陶瓷、制藥及半導(dǎo)體等化工領(lǐng)域，其排放造成的環(huán)境污染日益嚴(yán)重。氟元素對(duì)人體至關(guān)重要[1]，當(dāng)人體氟攝入量不足時(shí)，容易產(chǎn)生齲齒、牙釉質(zhì)易受腐蝕、骨骼系統(tǒng)發(fā)生病變、造血功能受影響等癥狀；但氟攝入過(guò)量時(shí)，容易患氟斑牙、骨質(zhì)密度改變、骨骼變形、損害中樞神經(jīng)和生殖系統(tǒng)。我國(guó)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中，F(xiàn)-的質(zhì)量濃度要低于10 mg/L；飲用水含F(xiàn)-量要低于1 mg/L [2]。近些年來(lái)，工業(yè)的迅速發(fā)展導(dǎo)致含氟廢水對(duì)環(huán)境造成了日益嚴(yán)重的破壞，因此，開(kāi)發(fā)研究新的含氟廢水處理技術(shù)及優(yōu)化現(xiàn)有除氟工藝顯得尤為重要；相關(guān)化工企業(yè)應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格把關(guān)，確保含氟廢水排放符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

1 沉淀法

化學(xué)沉淀法是目前處理含氟廢水最常用的方法，工藝成熟，通過(guò)向廢水中加入石灰、石灰乳、氯化鈣等含鈣化合物，使Ca2+離子與廢水中的F-離子生成CaF2，以沉淀形式除去；該法對(duì)含氟量高的廢水尤為適用。傳統(tǒng)方法受Ca2+濃度較小影響，藥劑投放量過(guò)大，水中懸浮物較多，且要求Ca2+與F-接觸時(shí)間足夠長(zhǎng)才能達(dá)到滿(mǎn)意的除氟效果，處理后的廢水氟化物含量較難穩(wěn)定達(dá)標(biāo)[3]。鑒于此，很多研究致力于優(yōu)化化學(xué)沉淀法處理含氟廢水效果，并取得了一定成果。肖雪峰等[4]對(duì)生產(chǎn)太陽(yáng)能電池板車(chē)間高含氟廢水進(jìn)行處理，通過(guò)投加鈣源3 級(jí)混凝沉淀法去氟，得出當(dāng)Ca2+投放量為2 倍F-量，混凝沉淀過(guò)程pH 控制在8～9，混凝劑聚合氯化鋁投放量為400 mg/L，助凝劑聚丙烯酰胺投放量為4mg/L 時(shí)，可顯著降低廢水中F-含量，可達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。姜科等[5]針對(duì)傳統(tǒng)沉淀法難以回收利用氟資源的缺點(diǎn)，采用流化床反應(yīng)器模擬處理500～1400 mg/L的高濃度含氟廢水，以氯化鈣為沉淀劑，氟化鈣顆粒作晶種，并考察了流化床反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中沉淀除氟的效率和穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)出水中氟含量低于10 mg/L，廢水中的氟離子可以快速被除去；在連續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，流化床反應(yīng)器沉淀除氟高效穩(wěn)定。利用流化床反應(yīng)器誘導(dǎo)結(jié)晶，可以以氟化鈣的形式回收廢水中的氟。高海生等[6]設(shè)計(jì)“熟石灰沉淀-水循環(huán)利用”改進(jìn)工藝，處理后的水可以返回吸收塔循環(huán)利用，能使整個(gè)系統(tǒng)封閉運(yùn)行，無(wú)廢水排放；在緊急情況下需要將含氟廢水外排時(shí)，采用PAC進(jìn)行混凝深度處理工藝，處理后的水可以達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。沉淀法處理含氟廢水，操作簡(jiǎn)單，效果明顯，成本低，但有可能產(chǎn)生二次污染，處理后仍無(wú)法滿(mǎn)足排放要求。不過(guò)，隨著沉淀法處理工藝的不斷優(yōu)化，上述缺點(diǎn)能夠獲得解決。

2 吸附法

吸附法處理含氟廢水是利用一系列吸附劑的吸附作用，使廢水中氟化物去除的方法。吸附效果的好壞，很大程度上取決于吸附材料。目前用于處理含氟廢水的吸附材料有高分子類(lèi)吸附劑，如殼聚糖、活性碳纖維、粉煤灰等；天然礦物類(lèi)吸附劑，如膨潤(rùn)土、沸石等；稀土類(lèi)吸附劑，如含鋯、含鑭、含鈰吸附劑；以及聚丙烯酰胺接枝體和生物碳吸附劑[7]。利用吸附劑處理含氟廢水關(guān)鍵在于提高處理效率，能使吸附劑重復(fù)利用且克服干擾因素的影響，這就要針對(duì)吸附機(jī)理進(jìn)行深度研究，不斷開(kāi)發(fā)新型高效廉價(jià)的吸附劑。彭明國(guó)等[8]采用半干法制備羥基鈣改性膨潤(rùn)土，在膨潤(rùn)土層間羥基與F-的交換和Ca2+與F-共同作用下對(duì)含氟廢水進(jìn)行處理，結(jié)果顯示改性膨潤(rùn)土對(duì)含氟廢水處理時(shí)間短，160min即可達(dá)到平衡；酸性條件有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行，pH 值控制在1.72 時(shí)可達(dá)到最大吸附量31.83mg/g。李德貴等[9]針對(duì)活性氧化鋁在水中除氟吸附容量低、吸附速率慢等缺點(diǎn)，采用硫酸鋁溶液改性活性氧化鋁，結(jié)果表明改性后的活性氧化鋁除氟性能明顯改善，25min 內(nèi)達(dá)到吸附平衡，廢水中的氟離子濃度從19 mg/L 降到0.010 mg/L，除氟率達(dá)到99%以上；除氟性能好于經(jīng)氫氧化鑭改性的活性氧化鋁，但較氫氧化鉀和硫酸鐵改性的性能差。隨著研究的不斷深入及各種改性吸附材料被開(kāi)發(fā)出來(lái)，吸附法處理含氟廢水具有良好的應(yīng)用前景。但是鑒于目前氟吸附劑大都處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，在實(shí)際處理中存在一定的局限性，開(kāi)發(fā)廉價(jià)高效的新型吸附劑仍具有重要意義。

3 其他處理方法

3.1 反滲透法

反滲透法處理含氟廢水是利用半透膜的作用將氟離子與其他分子分離的技術(shù)，該法在處理前應(yīng)該對(duì)含氟廢水進(jìn)行預(yù)處理，防止懸浮物對(duì)膜的污染。陸繼來(lái)等[10]研究利用納濾（NF） -反滲透（RO） 工藝處理低含氟廢水，結(jié)果表明廢水含氟量小于80mg/L 時(shí)，一定操作條件下NF 出水可以滿(mǎn)足國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，再經(jīng)過(guò)RO 深度處理后的水能夠滿(mǎn)足電鍍用水要求；該集成工藝可用于低含氟廢水的分質(zhì)回用。反滲透法成本過(guò)高，處理過(guò)程中反滲透膜很容易受到污染以及堵塞，故實(shí)際應(yīng)用很少。

3.2 納米材料應(yīng)用于含氟廢水處理

隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，很多研究者致力于將納米材料應(yīng)用于廢水處理之中。例如：曾憲銀等[11]制備了氨基修飾的納米Fe3O4 吸附劑，處理含氟廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)在初始氟離子含量為20mg/L，pH 為6，吸附時(shí)間1h，吸附劑投量為5g/L 時(shí)氟離子去除率可達(dá)到95%。近些年來(lái)，各種新型的納米材料被研究開(kāi)發(fā)出來(lái)，相信隨著研究的不斷深入，納米材料用于含氟廢水處理將具有更廣闊的前景。

4 總結(jié)與展望

隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)越來(lái)越重視，國(guó)家對(duì)相應(yīng)的化工企業(yè)廢水處理要求越來(lái)越高。目前含氟廢水的處理方法雖然較多，但都存在一定的缺點(diǎn)，實(shí)際處理過(guò)程中往往要根據(jù)具體的水質(zhì)情況進(jìn)行合理的選擇，如：可采用沉淀法對(duì)含氟廢水進(jìn)行預(yù)處理，減少后續(xù)處理的負(fù)擔(dān)，再根據(jù)相應(yīng)對(duì)水質(zhì)的要求采用吸附法、反滲透法等進(jìn)一步去除F-離子。目前一些新型吸附材料和納米材料，雖然可以處理含氟廢水，并使氟化物降到很低的水平，但大多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，距實(shí)際應(yīng)用還有很大進(jìn)步空間。含氟廢水處理技術(shù)研究的趨勢(shì)應(yīng)當(dāng)朝著高效節(jié)能、環(huán)保、綜合性能強(qiáng)的方向發(fā)展；進(jìn)一步深入研究除氟機(jī)理，應(yīng)用到實(shí)際工業(yè)中。

原標(biāo)題:含氟廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展