论文部分内容阅读
随着氟资源在工业中大量使用,必然会产生大量的含氟废水,这给人类健康和工艺过程带来一定的危害。本论文通过沉淀-吸附组合工艺对模拟含氟废水进行分段处理,并探究了应用于实际工业含氟废水处理的可行性。首先选用沉淀法去除工业废水中较高浓度的氟离子,研究了不同钙源及混凝剂的除氟效果。结果表明:Ca Cl2除氟效果最佳,其次是Ca(OH)2,最后是Ca O。以Ca Cl2为钙源时,控制钙氟质量比为1.2:1,p H=4~10可将模拟含氟溶液中F-的浓度从1000 mg/L降至8.8 mg/L。以Ca(OH)2为钙源时,控制钙氟质量比为1.6:1,p H=2~6,可将相同溶液中F-的浓度降至35.6 mg/L,而Ca O除氟效果较差。当氟浓度增大时,Ca(OH)2、Ca O的除氟率稍有下降。混凝剂PAC、PFS、PAFC的除氟效果相差不大,其投加量为0.4 g/L时,F-浓度可降至6.0~7.0 mg/L左右,且混凝剂有利于固液分离,在25~30 min之间沉淀完全。助凝剂PAM进一步缩短沉淀时间,在其用量为2~4 mg/L,p H=6~10时,沉淀时间为3~6 min。混凝正交实验结果表明,p H、PAC、PAM对除氟效果的影响大小为p H>PAM>PAC,且每个因素的最佳水平为:p H=6,C(PAC)=0.6 g·L-1,C(PAM)=6 mg·L-1。然后,进一步选用吸附法去除工业废水中较低浓度的氟离子。本文通过一步浸渍法成功合成了负载氧化铈的碳基吸附剂。首先,通过对比椰壳活性炭、柱状活性炭、活性氧化铝球、沸石四种载体负载前后的除氟性能及成本,确定椰壳活性炭为最佳载体,并优化了吸附剂的最佳制备工艺为:铈盐浓度为0.1 mol/L,n(H2O2:Ce3+)=1:2、载体质量与含铈的负载溶液体积之比(固液比)为5g/50 m L、负载时间12 h。用在此工艺下制备的吸附剂进行除氟实验,结果表明:在100 m L,p H=2,氟含量为10 mg/L的模拟废水中加入3 g吸附剂,反应90 min,氟离子浓度降至0.18 mg/L,去除率高达98.2%。模拟废水中,不同阴离子对除氟率的影响大小顺序为:Cl-<NO3-<SO42-<PO43-,不同阳离子对除氟率的影响大小顺序为:Ni2+<Na+<Fe3+。吸附过程为吸热反应,最大饱和容量为2.0 mg/g。吸附过程符合Langmuir吸附等温模型和拟二级动力学模型。此外,吸附剂的再生循环实验发现:吸附剂在p H=2的环境下连续再生循环使用5次后,其对氟离子仍具有70%的去除率。通过ICP、XPS、FTIR等探究铈盐负载机制,结果表明:铈元素主要以Ce(OH)4、Ce O2的形式被负载到载体上,吸附过程中,铈元素的溶解率仅为0.28%,而氟离子去除是离子交换的结果。最后,使用沉淀-吸附组合工艺处理初始氟浓度为697.1 mg/L的实际废水时,加入0.7 g/L的Ca Cl2、0.1 g/L的PAC、0.003 g/L的PAM后,氟浓度下降至9.1 mg/L,去除率为98.7%,再用吸附剂吸附90 min后,氟离子浓度降至0.50 mg/L,除氟率为94.5%,组合工艺的总去除率达到99.9%,满足含氟废水的处理要求。本文探究的沉淀-吸附组合处理工艺为深度处理工业含氟废水提供了方向。