¿Cuáles son los métodos de tratamiento para las aguas residuales fluoradas?
El exceso de fluoruro tiene un gran impacto en el medio ambiente y el cuerpo humano. Los métodos de tratamiento de aguas residuales que contienen flúor comúnmente utilizados incluyen:
1. Para las aguas residuales que contienen flúor de alta concentración, las aguas residuales industriales con flúor generalmente se eliminan mediante el método de precipitación de sal de calcio, es decir, agregando cal a las aguas residuales para provocar que los iones de fluoruro y los iones de calcio precipiten y formen CaF2. Este proceso tiene las ventajas de un método simple, un procesamiento conveniente y un bajo costo. Sin embargo, tiene las desventajas de la dificultad para alcanzar el estándar de efluente después del tratamiento, la lenta sedimentación del lodo y la dificultad de deshidratación.
La solubilidad del fluoruro de calcio en agua a 18°C es de 16,3 mg/L, calculada como iones fluoruro, el fluoruro de calcio con esta solubilidad formará un precipitado. Cuando la cantidad residual de flúor es de 10 a 20 mg/L, la velocidad de formación del precipitado disminuirá. Cuando el agua contiene una cierta cantidad de sales, como cloruro de sodio, sulfato de sodio y cloruro de amonio, aumentará la solubilidad del fluoruro de calcio. Por lo tanto, el contenido de flúor en las aguas residuales tratadas con cal generalmente no será inferior a 20 a 30 mg/L.
La cal es barata, pero tiene baja solubilidad y solo se puede agregar en forma de emulsión. Dado que el precipitado de CaF2 producido está envuelto en la superficie de partículas de Ca(OH)2, no se puede utilizar por completo. entonces la dosis es grande. Cuando se agrega lechada de cal, incluso si su dosis alcanza el pH del agua residual a 12, solo puede reducir la concentración de iones fluoruro en el agua residual a aproximadamente 15 mg/L, y el contenido de materia suspendida en el agua es muy alto. Cuando el agua contiene sales de calcio solubles como cloruro de calcio y sulfato de calcio, la solubilidad del fluoruro de calcio se reduce debido al mismo efecto iónico.
Añadir una mezcla de cal y cloruro de calcio a las aguas residuales que contienen flúor. Después de la neutralización, clarificación y filtración, cuando el pH es de 7 a 8, el contenido total de flúor en las aguas residuales se puede reducir a aproximadamente 10 mg/. l. Para coagular y precipitar rápidamente el sedimento generado, se pueden agregar a las aguas residuales coagulantes de sal inorgánicos comúnmente utilizados (como el cloruro férrico) o coagulantes poliméricos (como la poliacrilamida) solos o en combinación. Para no destruir los flóculos formados, la operación de agitación debe realizarse lentamente y el precipitado generado puede separarse sólido-líquido mediante un método de separación estática.
A cualquier pH, la concentración de iones fluoruro disminuye a medida que aumenta la concentración de iones calcio. Cuando el exceso de iones de calcio es inferior a 40 mg/L, la concentración de iones de fluoruro disminuye rápidamente con el aumento de la concentración de iones de calcio, mientras que cuando la concentración de iones de calcio es superior a 100 mg/L, la concentración de iones de fluoruro cambia lentamente con la concentración de iones de calcio. concentración de iones.
Por lo tanto, cuando se utiliza la precipitación de cal para tratar aguas residuales que contienen fluoruro, el método de simplemente aumentar la cantidad excesiva de cal no se puede utilizar para mejorar el efecto de eliminación de fluoruro, sino que se debe hacer una consideración coordinada entre el fluoruro. Eficiencia y economía de eliminación, para que pueda tener un mejor efecto de eliminación de fluoruro y agregar la menor cantidad de cal posible. Esto también ayuda a reducir la cantidad de lodos vertidos después del tratamiento.
2. Método de floculación y precipitación
El floculante comúnmente utilizado en el método de floculación y precipitación de aguas residuales de iones de fluoruro es la sal de aluminio. Después de agregar la sal de aluminio al agua, la complejación de Al3+ y F-, los productos intermedios de la hidrólisis de la sal de aluminio y el Al(OH)3(am) final generado se utilizan para intercambiar ligandos, adsorción física y barrido. de iones fluoruro. Elimina los iones fluoruro del agua. En comparación con el método de precipitación con sales de calcio, el método de precipitación por floculación con sales de aluminio tiene las ventajas de una menor dosis de productos químicos, una gran capacidad de procesamiento y puede cumplir con los estándares nacionales de emisiones después de un tratamiento. Las sales de aluminio, como el sulfato de aluminio y el polialuminio, tienen buenos efectos de eliminación de la coagulación sobre los iones fluoruro.
Cuando se utiliza sal de aluminio, el pH óptimo para la coagulación es de 6,4 a 7,2, pero la dosis es grande, dependiendo de la situación, es necesario añadir de 150 a 1000 g por m3 de agua, lo que provocará una cierta. Cantidad de cloro en el efluente. Aluminio disuelto peligroso para la salud humana. Después de usar polialuminio, la dosis se puede reducir aproximadamente a la mitad y el rango de pH de floculación y precipitación se amplía de 5 a 8. El efecto de eliminación de fluoruro del polialuminio está relacionado con las propiedades del propio polialuminio. El polialuminio con un grado de alcalinización del 75% es el mejor para la eliminación de fluoruro y la dosis es óptima cuando la relación molar de F a Al en agua es de aproximadamente 0,7.
El método de precipitación por floculación con sal de aluminio también tiene desventajas obvias, es decir, el alcance de uso es pequeño si el contenido de flúor es grande, la cantidad de coagulante utilizado será grande y el costo del tratamiento será grande. , y se producirá una gran cantidad de iones de fluoruro. El efecto de eliminación se ve muy afectado por factores operativos como las condiciones de agitación, el tiempo de sedimentación y aniones como SO42- y Cl- en el agua. La calidad del agua efluente no es estable. suficiente Esto está relacionado con el hecho de que la comprensión actual del mecanismo de defluoración por coagulación es insuficiente. La investigación sobre el mecanismo de defluoración por floculación tiene una importancia práctica obvia.
El mecanismo de floculación de la sal de aluminio para eliminar iones fluoruro es relativamente complejo y existen tres mecanismos principales: adsorción, intercambio iónico y sedimentación compleja.
(1) Adsorción. El proceso de eliminación de fluoruro de la precipitación por floculación de sal de aluminio es la adsorción electrostática. La evidencia más directa es que el flóculo que contiene flúor AC o PAC adsorbe iones de fluoruro cargados y la carga positiva se neutraliza parcialmente. En las mismas condiciones de pH, el potencial zeta es. más alto que el de su propio flóculo. El cuerpo debe ser bajo. Otra evidencia es que cuando la concentración de SO42-, Cl- y otros aniones en el agua es alta, la capacidad de adsorción de las flores de alumbre Al(OH)3 formadas durante el proceso de floculación de iones fluoruro se reducirá significativamente debido a la competencia.
(2) Intercambio iónico. Los radios y cargas de los iones fluoruro y los radicales hidroxilo son similares. Durante el proceso de floculación y defluoración de las sales de aluminio, se agregan al agua polihidroxicationes como Al13O4(OH)147+ y se precipita el Al(OH)3(am) amorfo. que OH- y F- se intercambian. Este proceso de intercambio se lleva a cabo en condiciones de carga iguales. Después del intercambio, la carga del flóculo permanece sin cambios y, como resultado, el potencial ζ del flóculo no aumentará ni disminuirá. El OH- liberado durante este proceso aumentará el pH del sistema, lo que indica que el intercambio iónico también es un modo importante de defluoración por las sales de aluminio.
(3) Complejación y precipitación. F- puede formar 6 complejos con Al3+, que van desde AlF2+, AlF2+, AlF3 hasta AlF63-***. El cálculo del equilibrio químico de la solución muestra que la concentración de F- es 1×10-4~1×10-2mol/L In. En el sistema de desfluoración por coagulación de sales de aluminio, cuando el pH es de 5 a 6, existe principalmente en forma de AlF2+, AlF3, AlF4- y AlF52-. Estos iones complejos de aluminio-flúor formarán un complejo de aluminio-flúor durante el proceso de floculación. Las sustancias (AlFx(OH)(3-x) y Na(x-3)AlFx) o mezcladas en los flóculos de Al(OH)3(am) recién formados se asentaron y finalmente se observaron los espectros IR y XPS de los flóculos. Parte del ion complejo de fluoruro de aluminio obtenido, AlFx(3-x)+, es el resultado de la precipitación compleja y la otra parte puede ser el producto del intercambio iónico.
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