氟是人體內(nèi)重要的微量元素，是牙齒及骨骼不可短少的成分。但過量攝入會引發(fā)氟骨癥和氟斑牙等中毒病癥。我國有將近1 億人生活在高氟水地域，目前在我國氟受害者多達幾千萬人，除個別地域是由于自然要素外，大量的高氟工業(yè)廢水的排放是主要要素之一。

我國現(xiàn)行的《污水綜合排放規(guī)范》（GB8978-1996）規(guī)則排放水中F-的質量濃度不超越10mg·L-1，而普通條件下氟化鈣的溶解度為8.9mg·L-1，因而，處置含氟工業(yè)廢水的難度較大，很難穩(wěn)定地控制出水中F-的質量濃度小于10mg·L-1。

含氟廢水的處置辦法有多種，國內(nèi)外常用的辦法大致分為兩類，即沉淀法和吸附法。目前，關于高濃度含氟工業(yè)廢水，普通采用鈣鹽沉淀法，即向廢水中投加石灰乳，使氟離子與鈣離子生成CaF2沉淀而除去。但該辦法處置后出水難達標、泥渣沉降遲緩且脫水艱難。絮凝沉淀法及吸附法主要用于中低濃度含氟廢水。關于高濃度的含氟廢水，為保證出水質量，常常需停止兩步處置，先用石灰停止沉淀，使氟含量降低到20～30mg·L-1，繼而用吸附劑處置使氟含量降到10mg·L-1 以下。

文章分離化學沉淀和絮凝沉淀，在鈣鹽沉淀的根底上，從配合不同鋁鹽混凝沉淀以及堿的品種等多種要素上思索，對福建某化工廠含氟廢水停止小試實驗，發(fā)現(xiàn)采用NaOH 調(diào)理廢水pH，以CaCl2作為沉淀反響劑并輔助PAC 的混凝沉淀作用，出水氟離子濃度小于4mg·L-1，到達排放規(guī)范，效果穩(wěn)定。

1 實驗局部

1.1 試劑與儀器

JJ-4 六聯(lián)電動攪拌器，PHS-25 型pH 計(上海雷磁廠)，PXS-270 型離子活度計(上海雷磁廠)，E-201-C 型pH 電極，PF-1 型氟電極， 217 型雙鹽橋甘汞電極。

Ca (OH)2配制成10%乳液，CaCl2、PAC、Al2 (SO4)3配制成10%溶液。NaF(剖析純)105℃～l10℃烘干2 小時后枯燥器中保管，配制成所需的不同濃度的含氟水溶液，用于標定氟離子電極。實驗所用廢水為福建某化工廠含氟工業(yè)廢水，該化工廠是集螢石開采、加工、氟化物消費銷售為一體的氟化工公司，主要產(chǎn)品有氟化氫、氟化氫銨、氟化銨等氟化鹽。

1.2 實驗辦法

取一定量的含氟廢水，氟離子濃度為975～1094mg·L-1，pH 值2.95～3.23，采用下述辦法停止實驗：

用Ca(OH)2調(diào)理pH 值到中性或堿性，反響1h，投加PAC 或Al2(SO4)3等混凝劑反響10min，沉淀2h 后測定上清液氟離子濃度。

用NaOH 調(diào)理pH 值到中性或堿性，參加CaCl2反響1h，投加PAC作為混凝劑反響10min，沉淀2h 后測定上清液氟離子濃度。

2 結果及討論

2.1 鈣離子濃度對氟離子去除的影響

石灰沉淀法處置工藝運轉本錢低，是目前運用最多的處置辦法。經(jīng)過投加Ca(OH)2調(diào)理廢水pH 值，同時鈣離子與氟離子構成CaF2沉淀，反響1h 后，投加PAC 作為混凝劑，投加濃度為400mg·L-1，反響10min后沉淀2h，測定上清液氟離子濃度，實驗結果如下表所示：

氟離子與鈣離子之間的靜電引力強，晶格能高，氟化鈣的溶解度小。其溶度積為Ksp=4×10-11(25℃)。

2F-+Ca2+一CaF2↓

從反響方程式來看鈣離子濃度越大，溶液中的氟離子濃度越小。實驗結果與理論剖析相分歧，隨著鈣離子濃度的增加，廢水中的氟離子濃度降落。但投加石灰乳時，即便其用量使廢水pH 到達12，也只能使廢水中氟離子濃度降落到15mg/L 左右，且水中懸浮物含量很高。

2.2 不同混凝劑對氟離子濃度的影響

單獨采用Ca(OH)2作為化學沉淀劑時，生成的CaF2顆粒細小，難于沉淀，思索投加混凝沉淀劑輔佐CaF2的沉淀。氟離子廢水的絮凝沉淀法常用的絮凝劑為鋁鹽。鋁鹽投加到水中后，應用Al3+與F-的絡合以及鋁鹽水解中間產(chǎn)物和最后生成的Al(OH)3（am）礬花對氟離子的配體交流、物理吸附、卷掃作用去除水中的氟離子。本實驗中先在廢水中投加Ca(OH)2作為化學沉淀劑，反響1h 后，投加PAC 和Al2(SO4)3作為混凝劑，投加濃度為400mg·L-1，反響10min 后沉淀2h，測定上清液氟離子濃度，實驗結果如下：

由表2 可見，Al2(SO4)3作為混凝劑，即便在Ca2+投加量較少的條件下，對氟離子的去除效果也優(yōu)于PAC。有研討標明，在PAC 對氟離子的絮凝沉淀過程中，離子吸附是一項重要的作用方式，當水中SO42-，Cl-等陰離子的濃度較高時，由于存在競爭，會使絮凝過程中構成的Al(OH)3(am) 礬花對氟離子的吸附容量顯著減少[3]。此外， F-能與Al3+等構成從AlF2+，AlF2+，AlF3到AlF63-共6 種絡合物，這些鋁氟絡合離子在絮凝過程中會構成鋁氟絡合物(AlFx(OH)(3-x)和Na(x-3)AlFx)或夾雜在新構成的Al(OH)3(am)絮體中沉降下來。

在此根底上，調(diào)查了Al2(SO4)3投加濃度對氟離子去除效果的影響，實驗結果如圖1 所示。

本實驗中，增大Al2(SO4)3的投加量，出水中氟離子濃度降低。當Al2(SO4)3投加濃度到達400mg·L-1 時，出水氟離子濃度到達11.4mg·L-1，高于表2 中相對應數(shù)據(jù)。鋁鹽絮凝沉淀法氟離子去除效果受攪拌條件、沉降時間等操作要素及水中SO42-，Cl-等陰離子的影響較大，出水水質不夠穩(wěn)定。

2.3 以NaOH 調(diào)理pH 值CaCl2作為化學沉淀劑對氟離子的影響

廢水運用25%NaOH 調(diào)理pH 值至中性或堿性，參加CaCl2 （2240mg·L-1）反響1 小時后，投加PAC 作為混凝劑，投加濃度為400mg·L-1，反響10min后沉淀2h，測定上清液氟離子濃度，實驗結果如表3 所示：

以CaCl2作為化學沉淀劑，出水中氟離子濃度小于4mg·L-1，遠小于排放規(guī)范中請求的10mg·L-1，也小于氟化鈣的溶解度8.9mg·L-1，且效果穩(wěn)定。這是由于當水中含有氯化鈣、硫酸鈣等可溶性的鈣鹽時，由于同離子效應而降低氟化鈣的溶解度，使出水中氟離子濃度大大降低。

3 小結及結論

經(jīng)過對福建某化工廠含氟廢水的小試實驗，得出以下結論：

3.1 隨著鈣離子濃度的增加，廢水中的氟離子濃度降落。

3.2 以Ca(OH)2作為化學沉淀劑時，投加Al2(SO4)3作為混凝劑比投加PAC 作為混凝劑對氟離子的去除效果更好。隨著Al2(SO4)3投加量的增大，氟離子去除效率增高。但是鋁鹽對廢水中氟離子的去除作用不穩(wěn)定。

3.3 用NaOH 調(diào)理廢水pH 值，以CaCl2作為沉淀反響劑并輔助PAC 的混凝沉淀作用，出水氟離子濃度小于4mg·L-1，到達排放規(guī)范，效果穩(wěn)定。

在工程理論中，Ca(OH)2難溶于水，多以乳化液方式投加。由于出水氟離子濃度隨著鈣離子濃度增大而降低，以Ca(OH)2作為鈣鹽，要保證出水效果，請求Ca(OH)2投加量大，由于消費的CaF2沉淀包裹在Ca(OH)2顆粒的外表，使之不能被充沛應用，因此用量進一步增大，出水pH 值要回調(diào)。此外，Ca(OH)2乳化液投加過程中，溶藥過程操作難度大，管道容易梗塞，維修頻繁。采用NaOH 調(diào)理廢水pH 值，以CaCl2作為鈣鹽，其溶解度大，溶解投加均便當，操作便當，設備投資小，耗電少。同時，CaCl2產(chǎn)生的同離子效應有效降低出水氟離子濃度，穩(wěn)定出水效果。

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