从高浓度含氟废水制备冰晶石的影响因素（可编辑）

1、从高浓度含氟废水制备冰晶石的影响因素 有机氟工业年第 期?从高浓度含氟废水制备冰晶石的影响因素杜 虎 周康根 姜 科 杨有才 喻 薇中南大学冶金科学与工程学院,湖南长沙 摘 要:采用传统化学沉淀法处理高浓度含氟废水,容易造成固废污染及氟资源的浪费。以模拟含氟废水为处理对象,以铝酸钠溶液为沉淀剂,开展了高浓度含氟废水制备冰晶石的条件研究。结果表明,当反应温度高于 ,铝酸钠溶液苛性比小于 . ,废水氟离子浓度为 / 时,氟回收率可达 %以上。通过增加冰晶石晶种的反应停留时间,可以促进冰晶石沉淀的长大,得到沉降性好、含水率低的砂状冰晶石。关键词:含氟废水;冰晶石;回收;晶种铝离子,使得氟化钙沉淀晶形

2、和沉降性变差、纯度降前言低。相比而言,从废水中回收冰晶石具有更高的经随着我国工业的高速发展,氟化盐在氟化工、冶济价值,且不受废水中的氟离子、铝离子浓度的限金、电子、农药、磷肥生产等行业的应用日益增多。制。有研究者对含氟废水物制备冰晶石的过程进行这些行业在生产过程中排放出的大量含氟废水,不了探索,但回收工艺多采用一次性加料方式,仅严重危害了人和动植物的健康,而且造成了氟资冰晶石浆料在反应器中停留时间短,因而得到的产源的巨大浪费 。据 美国地质勘探局 统品颗粒小、含水率高,给后续的固液分离、脱水和干计, 年我国萤石储量仅为 万,消耗量高 燥过程造成了很大困难。为了制备得到颗粒粗、含达万/ ,据此推

3、算, 年后我国将面临严峻水率低的冰晶石,本文采用慢速滴加法,以氟回收率的萤石资源短缺危机。从含氟废水中回收氟化物、 和冰晶石污泥颗粒粒径为指标,考察了加料方式、反应温度、铝酸钠溶液苛性比与 的摩尔比 、废实现氟资源的循环利用是解决萤石资源短缺的有效水氟离子浓度、晶种停留时间对回收效果的影响。途径。目前,高浓度含氟废水主要通过化学沉淀与絮实验部分凝沉降的组合工艺进行处理 。 ,但沉淀生成的氟化钙颗粒小 过滤性能差 、含水率高 污泥体积。 主要试剂和仪器大 、难以作为原料回收 。近年来,在传统化学主要试剂:氢氧化钠,硝酸钠,铝酸钠,氢氧化沉淀法的基础上出现了一种新型沉淀技术?流化铝,柠檬酸三钠,氢

4、氟酸,氟化钠,以上试剂均为分析床结晶技术,利用诱导结晶的原理,可以回收得到颗纯。粒大、含水率低的氟化钙沉淀 。然而由于氟化钙主要仪器:超速离心机,型 计,的溶解度较低,需要控制反应在较低的过饱和度下搅拌器, 一 型氟离子浓度计, 型电子天进行,因此进水氟浓度往往要求低于/ 。平, 一 型扫描电镜, 型电热鼓风干燥此外,氟化钙沉淀的生成受进水水质的影响较大,如箱,一 低温恒温循环器。干法氟化铝生产过程中的大气冷凝液 含氟废气湿 . 实验流程法净化过程中产生的高浓度含氟废水 存在大量的 以分析纯氢氟酸配制模拟含氟废水备用。氢氧作者简介:杜虎 一 ,男,硕士,研究方向为工业废水处理。基金项目:湖南省

5、科技重大专项:湘乡工业区钢铝冶金重要辅助原料生产节能减排技术开发与示范 子项目:含氟废水深度净化与氟石膏资源化 。有机氟工业 ? 年第 期大量颗粒小、过滤性能差的颗粒。因此,以下的实验化钠和氢氧化铝按一定比例制备得到不同苛性比的均采用慢速滴加法。铝酸钠溶液。取 模拟含氟废水和一定量的. 反应温度对氟回收率的影响铝酸钠溶液装入 的吊瓶中,以一定的加料方控制 : : : ,废水氟离子浓度为式加入到 烧杯中,在/ 的转速下搅拌反/ ,废水流量为 . ,考察了反应应。反应结束后,取出 水样,用一 光电浊度仪分析浊度,用离子选择电极法测定 一离子 温度对氟回收率的影响。氟回收率与温度的关系如浓度 】,用

6、 ?测定 离子浓度引,污泥 图 所示。烘干后用 一 型扫描电镜观察其形貌,用 分析沉淀组成。加料方式: 一次性加入,将含氟废水和一定量的铝酸钠溶液一次性迅速加入烧杯中混合反应; 慢速滴加,将 含氟废水和一定量的铝酸钠溶液以一定滴速加入烧杯中混合反应,第批废水处理结束后,静止、分离上清液,保留冰晶石沉淀作为晶种,继续进行以下批次的废水处理。结果和讨论图 反应温度对氟回收率的影响. 加料方式对氟回收率的影晌结果表明,反应温度高于 时,氟回收率稳控制 : : : ,废水氟浓度为定在 %左右,说明温度对氟回收率几乎没有影/ ,反应温度为 ,加料方式依次为慢速滴加响,冰晶石沉淀的产生对温度要求不高。一般

7、而言,和一次性加入。分批滴加时的废水流量为 .氟化铝生产过程中大气冷凝液的温度高于 ,因/ 。加料方式对产品沉降性能的影响如图此,从大气冷凝液中制备冰晶石无需加热。所示。. 铝酸钠溶液苛性比对氟回收率的影响控制废水氟浓度为/ ,反应温度为,废水流量为 ./ , : 比为 : ,考察了铝酸钠溶液苛性比对冰晶石结晶的影响。苛性比与氟回收率的关系如图 所示,苛性比与出水氟离子、铝离子浓度的关系如图 所示。时司/图 加料方式对冰晶石沉淀沉降性的影响结果表明,采用一次性加入的方式氟回收率为. %,而采用慢速滴加的方式氟回收率高达. %,沉淀污泥在后浊度可降到以下,回收效果明显优于一次性加入的方式。原因在

8、于,采用慢速滴加的方式有利于降低反应的过饱和图 铝酸钠溶液苛性比对氟回收率的影响度,促进小颗粒的长大,得到颗粒粗、沉降性好的沉淀。一次性加料容易导致反应过饱和度较大,生成有机氟工业 ? 年第 期效性的争论 .地质地球化学, : ? .王怀宇.世界萤石 氟石 的生产消费及国际贸易 .中国非金属矿工业导刊, : ? .水的实验研究 .四川大学学报:工程科学版, :?.究 .湖南农业科学, : ? .图 反应所得沉淀图韩建勋,贺爱国.含氟废水处理方法 .有机氟工业,结果表明,在同一废水流量条件下 如图 ,: ? .所示 ,随着结晶反应时间的增加,沉淀颗粒明显长 , ,. ?大,说明通过增加结晶反应时

9、间即增加冰晶石晶种 . ?的反应停留时间可以促进细小颗粒在其表面吸附长, , : ? .大,并且晶种的反应停留时问是增大颗粒粒径的主 张超杰,周琪.含氟水治理研究进展 .给水排水, , : ? .中有许多细小冰晶石颗粒的产生,这些细小的冰晶废水研究进展.污染防治技术,: ?石颗粒吸附在品种表面长大,据此可以推测冰晶石.的长大主要以团聚吸附为主。此外,反应所得到的 , , . 沉淀主要以高分子比正冰晶石为主 如图 所示 。 : , . ? ? .为沉淀剂,研究了各种因素对从高浓度含氟废水制生产冰晶石的方法: , . . ? ? .备冰晶石的影响。在反应温度高于 ,铝酸钠溶 陈凌云,廖志辉,梁亚娟,等.冰晶石的制备方法: ,液苛性比为 ? . ,废水氟离子浓度为 / . . ? ? .的条件下,氟回收率可达 %以上。 赵小春.一种冰晶石的生产