在石英和光纖行業,通常采用氫氟酸溶液對石英表面進行刻蝕,發生如下反應:
SiO2 + 4HF à SiF4 + 2H2O
4SiF4 + 3H2O +2HF à 3H2SiF6 + H2SiO2
一般采用40%的氫氟酸溶液進行刻蝕,酸液循環使用,酸液刻蝕的有效成分自由酸濃度不斷降低,反應速率下降,當達到約15%時便無法使用,需要更換新酸,產生含有高濃度氟離子的廢酸。在正??涛g工藝結束后,光纖預制棒表面殘留的氫氟酸需要通過去離子水進行清洗,因此,產生含有約2000 mg/L氟離子濃度的廢水。上述廢酸和廢水需要進行處理,使氟離子達到小于10mg/L的排放標準。
該方法通過向含氟廢水中添加石灰溶液,使氟離子形成氟化鈣沉淀,以去除廢水中的氟離子。
2HF + Ca(OH)2 à CaF2↓ +2H2O
但是,由于溫度、水中的鹽分(如氯化鈉、硫酸鈉等會增大氟化鈣的溶解度——強電解質效應)、硅氟酸根以及磷酸根等都會影響氟離子的結溶解平衡,造成排放超標。
因此,增加可溶性的鈣鹽,從而增加鈣離子濃度,促進溶解平衡向結晶方向進行,從而進一步降低廢水中的氟離子濃度。
反應生成的CaF2懸浮物顆粒表面往往帶正/負電荷斥力,阻止了顆粒的合并變大,添加混凝劑通過電荷、吸附、絡合等原理,使懸浮液體系中的顆?!懊摲€”。且CaF2結晶非常細微(顆粒小于3um的約占60%),細微顆粒的沉降速度與顆粒粒徑平方成正比,沉降速度非常緩慢,需要在沉淀工藝前進行絮凝操作,增加沉淀效率。同時,反應結晶物的沉淀時間,對于廢水排放達標起著關鍵性的作用。對于低氟濃度條件的氟化鈣沉淀反應,誘導沉淀形成的氟化鈣晶核較難形成,因此,可回流加入沉淀池中的氟化鈣結晶污泥溶液;同時,還可降低沉淀反應啟動鈣濃度。
當含氟廢氣洗滌塔中的NaF吸收溶液進入廢水處理系統時,一般設活性氧化鋁吸附,活性氧化鋁對[F-]的吸附是通過對NaF的化學吸附來實現的:Al2O3 + Na+ + F- àAl2O3?NaF
![]() | ![]() | ![]() |
圖1 好科科技沉淀法處理系統 圖2 微型沉淀法處理設備
傳統的廢酸中和處理消耗輔料較多,污泥量大,氟離子得不到充分應用。好科科技通過將廢酸中的硅氟酸成分熱解成為氟離子,可以結晶生成具有市場利用價值的NaF產品,并且無污泥外排,減少藥劑耗量。
圖3 NaF結晶法物料平衡參考圖
好科科技通過該處理工藝可以從氫氟酸刻蝕廢酸中回收高純度高濃度的氫氟酸及白炭黑副產品。該處理工藝產生的副產品MAP通過熱分解形成可在該工藝中循環使用的磷酸氫鎂和氨氣,較大地減少了藥劑消耗成本。
該處理工藝,無需大量水分蒸發結晶,耗電量主要用于酸析時的維溫
以一家石英行業每周平均1立方的中等規模的刻蝕廢酸計,則相對廢酸外委的年收益約為60萬RMB。同時,該處理工藝相對于傳統工藝無污泥二次廢物產生,環境友好,社會環境附加價值更大。
好科科技期待著您的垂詢。