2.2不同混凝剂对氟离子浓度的影响
单独采用Ca(OH)2作为化学沉淀剂时,生成的CaF2颗粒细小,难于沉淀,考虑投加混凝沉淀剂协助CaF2的沉淀。氟离子废水的絮凝沉淀法常用的絮凝剂为铝盐。铝盐投加到水中后,利用Al3+与F-的络合以及铝盐水解中间产物和最后生成的Al(OH)3(am)矾花对氟离子的配体交换、物理吸附、卷扫作用去除水中的氟离子。
本试验中先在废水中投加Ca(OH)2作为化学沉淀剂,反应1h后,投加PAC和Al2(SO4)3作为混凝剂,投加浓度为400mg•L-1,反应10min后沉淀2h,测定上清液氟离子浓度,实验结果如下:
由表2可见,Al2(SO4)3作为混凝剂,即使在Ca2+投加量较少的条件下,对氟离子的去除效果也优于PAC。有研究表明,在PAC对氟离子的絮凝沉淀过程中,离子吸附是一项重要的作用方式,当水中SO42-,Cl-等阴离子的浓度较高时,由于存在竞争,会使絮凝过程中形成的Al(OH)3(am)矾花对氟离子的吸附容量显著减少[3]。
此外,F-能与Al3+等形成从AlF2+,AlF2+,AlF3到AlF63-共6种络合物,这些铝氟络合离子在絮凝过程中会形成铝氟络合物(AlFx(OH)(3-x)和Na(x-3)AlFx)或夹杂在新形成的Al(OH)3(am)絮体中沉降下来。
在此基础上,考察了Al2(SO4)3投加浓度对氟离子去除效果的影响,实验结果如图1所示。
本试验中,增大Al2(SO4)3的投加量,出水中氟离子浓度降低。当Al2(SO4)3投加浓度达到400mg•L-1时,出水氟离子浓度达到11.4mg•L-1,高于表2中相对应数据。铝盐絮凝沉淀法氟离子去除效果受搅拌条件、沉降时间等操作因素及水中SO42-,Cl-等阴离子的影响较大,出水水质不够稳定。
2.3以NaOH调节pH值CaCl2作为化学沉淀剂对氟离子的影响
废水使用25%NaOH调节pH值至中性或碱性,加入CaCl2(2240mg•L-1)反应1小时后,投加PAC作为混凝剂,投加浓度为400mg•L-1,反应10min后沉淀2h,测定上清液氟离子浓度,实验结果如表3所示:
以CaCl2作为化学沉淀剂,出水中氟离子浓度小于4mg•L-1,远小于排放标准中要求的10mg•L-1,也小于氟化钙的溶解度8.9mg•;L-1,且效果稳定。这是因为当水中含有氯化钙、硫酸钙等可溶性的钙盐时,由于同离子效应而降低氟化钙的溶解度,使出水中氟离子浓度大大降低。
3小结及结论
通过对福建某化工厂含氟废水的小试试验,得出以下结论:
3.1随着钙离子浓度的增加,废水中的氟离子浓度下降。
3.2以Ca(OH)2作为化学沉淀剂时,投加Al2(SO4)3作为混凝剂比投加PAC作为混凝剂对氟离子的去除效果更好。随着Al2(SO4)3投加量的增大,氟离子去除效率增高。但是铝盐对废水中氟离子的去除作用不稳定。
3.3用NaOH调节废水pH值,以CaCl2作为沉淀反应剂并辅助PAC的混凝沉淀作用,出水氟离子浓度小于4mg•L-1,达到排放标准,效果稳定。
在工程实践中,Ca(OH)2难溶于水,多以乳化液形式投加。由于出水氟离子浓度随着钙离子浓度增大而降低,以Ca(OH)2作为钙盐,要保证出水效果,要求Ca(OH)2投加量大,由于生产的CaF2沉淀包裹在Ca(OH)2颗粒的表面,使之不能被充分利用,因而用量进一步增大,出水pH值要回调。
此外,Ca(OH)2乳化液投加过程中,溶药过程操作难度大,管道容易堵塞,维修频繁。采用NaOH调节废水pH值,以CaCl2作为钙盐,其溶解度大,溶解投加均方便,操作方便,设备投资小,耗电少。同时,CaCl2产生的同离子效应有效降低出水氟离子浓度,稳定出水效果。
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