Фтор присутствует в земной коре в концентрации 544 частей на миллион, что делает его 13-м наиболее распространенным элементом. В природе фтор встречается в основном в виде таких соединений, как флюорит (CaF2), фторофосфат кальция (Ca10F2(ПО4)6) и криолит (Na3AlF6). Фтор в горных породах, минералах и почве является основным источником фтора в поверхностных и грунтовых водах. Распределение воды с высоким содержанием фтора в Китае показано на рисунке 1. Промышленные производственные процессы также выбрасывают большое количество фторсодержащих отходящих газов, жидкостей и остатков. Фториды, которые способствуют промышленному загрязнению фтором, в основном поступают из выплавки алюминия и стали в металлургической промышленности, производства фосфатных удобрений и фторопластов в химической промышленности, производства кирпича, черепицы, керамики, стекла и огнеупоров в силикатной промышленности, а также выработки электроэнергии на угле в электроэнергетике.
Отходящие газы и жидкости напрямую загрязняют окружающую среду, а фторсодержащие отходы также могут быть косвенным источником загрязнения фторидами. Эти фторсодержащие газы, жидкости и отходы характеризуются концентрированными выбросами, вызывая отравление находящихся поблизости людей и скота, а также приводя к эндемическому флюорозу.
Научные исследования показали, что фторид обладает сильным сродством к кальцию и фосфору в организме человека. Он может нарушить нормальный обмен кальция и фосфора в организме и подавить активность некоторых ферментов, что приводит к ряду заболеваний, включая флюороз зубов и скелета, поражение почек, печени и головного мозга, нарушение иммунитета, отёк лёгких, лёгочное кровотечение и умственную отсталость у детей.
Фтор существует в различных формах в природной среде. Фтор в основном рассеивается в воздухе в виде фтористого водорода (ВЧ) и тетрафторида кремния (SiF4). Фтор в почве и водных системах можно разделить на водорастворимые, обменные и адсорбированные. Водорастворимый фторид – это, прежде всего, фторид, присутствующий в почве и водных растворах в виде ионов или комплексов, включая F-, HF2-, H2F3-, H3F4- и AlF63-. Органические лиганды, образующиеся в воде, например, гуминовые вещества, также могут образовывать сложные комплексы и хелаты с ионами фтора и металлов (таких как Pb2+, Hg2+, CO2+ и Zn2+). Нормативы сбросов для поверхностных вод, питьевой воды, сточных вод и фторсодержащих промышленных сточных вод приведены в таблице 1.
Существует множество методов очистки фторсодержащих сточных вод. Наиболее распространённые методы, как в нашей стране, так и за рубежом, можно разделить на два основных типа: осаждение и адсорбция. Помимо этих двух методов, существуют также дефторирование с помощью ионообменных смол, ультрафильтрационные мембраны, электрокоагуляция и электродиализ. Однако из-за высокой стоимости и низкой скорости дефторирования эти методы редко применяются в качестве распространённых методов дефторирования.
Метод адсорбции:Обычно адсорбент загружается в насадочную колонку и используется динамическая адсорбция. Этот метод прост в эксплуатации и обеспечивает стабильные результаты удаления фторидов, что делает его пригодным для глубокой очистки питьевой воды с меньшими объёмами. Для удаления фторидов обычно используют активированный оксид алюминия, костяной уголь, цеолит, бентонит, активированный уголь, гидроксиапатит и соединения редкоземельных элементов, такие как оксид циркония, обладающие высокой адсорбционной способностью по отношению к фторидам. Эти адсорбенты способны снижать концентрацию фторид-ионов в сточных водах до уровня ниже 1 мг/л, что соответствует стандартам качества питьевой воды.
Методы осаждения
Методы осаждения в основном включают химическое осаждение и коагуляцию-седиментацию.
Для сильно фторированной воды (концентрация фторид-ионов более 20 мг/л) обычно используют осаждение известью или карбидным шлаком. Ионы кальция в извести реагируют с фторид-ионами, образуя осадок фторида кальция, тем самым удаляя фторид-ионы. Химическое осаждение отличается простотой принципа действия, удобством применения, низкой стоимостью и высокой эффективностью и в настоящее время широко применяется для очистки сильно фторированной воды. Однако оно имеет определенные недостатки, такие как громоздкость оборудования, сложность соблюдения нормативов качества сточных вод после очистки, медленное осаждение и сложность обезвоживания. Поэтому для ускорения осаждения часто требуется добавление хлорида кальция или других коагулянтов.
Для низкофторированной воды (концентрация фторид-ионов менее 20 мг/л) обычно применяется коагуляция-седиментация. Коагулянты образуют в воде положительно заряженные коллоиды, которые поглощают ионы фтора, что приводит к их объединению в более крупные хлопья и осаждению, что обеспечивает удаление фтора. Коагуляция-седиментация обладает такими преимуществами, как низкая дозировка реагентов и обработка больших объемов воды. Однако, как правило, она подходит только для очистки воды с низким содержанием фтора. Для достижения наилучших результатов ее необходимо сочетать с другими методами. Однако эффект дефторирования в значительной степени зависит от таких эксплуатационных факторов, как условия перемешивания и время отстаивания, а также концентрация анионов, таких как СО₂⁶, ТАК₂⁶ и Кл⁶, в воде. В последние годы, в связи с непрерывным развитием химической и водоочистной промышленности, появилось много высокоэффективных коагулянтов для дефторирования, что вдохнуло новую жизнь в усовершенствованную технологию коагуляции. Благодаря применению технологий датчиков и автоматического управления стало возможным контролировать дозировку коагулянта в режиме реального времени.
Оборудование для очистки сточных вод от фторорганических соединений
Как удалить фтор из воды? Тип оборудования и его стоимость также различаются в зависимости от объёма воды и содержащихся в ней загрязняющих веществ. Для получения дополнительной информации или поиска подходящего оборудования посетите сайт Сточные воды Сокровище. Если вам требуется очистка фторсодержащих сточных вод, обратитесь в компанию Шаньдун Хунке Гидроэнергетика Оборудование Ко., ООО.