石灰石/READ-F反应器处理含氟废水的研究

摘要

随着现代工业的发展，氟化物的应用越来越广泛。含氟矿石的开采、氟化物的合成、钢铁、电子、金属冶炼、铝电解、玻璃、化肥等工业生产中常含有几十到几千mg/L的高浓度含氟废水，严重污染环境和危害人体健康。氟污染日益受到人们的关注，在水资源日益匮乏的今天，为实现工业与农业的可持续发展，治理含氟废水，使其达标排放，具有十分重要的现实意义。
　　传统的化学沉淀除氟法会产生大量的含水污泥，必须进行二次脱水处理，且处理效果远不能达到国家排放标准。石灰石是一种环境友好型材料，被广泛应用在治理污染、水资源利用和水处理方面。提高石灰石在水中的溶解度，是提高其除氟反应活性的一条重要的技术途径。
　　针对石灰石在溶有CO2的水环境下会加速溶解的特性，本文设计了石灰石除氟反应器。CO2气体不断通入含氟废水中，以增加碳酸的浓度，加速石灰石溶解和CaF2沉淀形成。实验还利用READ-F树脂对F-具有高效选择吸附特性，对含氟废水进行深度处理。为确保出水的稳定性和拓展石灰石反应器应用，设计了石灰石/READ-F反应器联合处理高浓度含氟废水。
　　论文以氟化钠模拟废水和实际含氟工业废水为研究对象，开展了石灰石/READ-F反应器处理含氟废水的研究。探讨了氟溶液的pH值、保留时间、CO2流速、原水氟浓度等工艺条件对除氟效果的影响。研究结果表明，石灰石/READ-F反应器对含氟废水具有良好的除氟效果。石灰石反应器和READ-F树脂对低浓度（≤50mg/L）含氟废水的除氟率分别可达到85％和98%；石灰石/READ-F反应器能将高浓度含氟废水降低到10mg/L以下，达到国家一级排放标准。本文还初步探讨了石灰石/READ-F反应器的动力学行为及除氟机理，指出在石灰石反应器内，CaF2以异相初级成核为优势成核，存在双电层的石灰石诱导CaF2沉淀结晶，其反应动力学方程为rn=3.9771[Ca2+]n[F-]n2-2.4353；CaF2沉淀主要生成在石灰石的梯面边缘、弯曲和孔穴处。READ-F对F-的离子交换吸附是熵推动反应，主要发生在其外表面和大孔内表面，遵循假二级反应动力学和Frendlich吸附等温方程。

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中文摘要

英文摘要

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1 前 言

1.1 课题研究的背景

1.1.1 氟的性质及分布

1.2 含氟废水处理研究进展

1.3 石灰石除氟动力学研究进展

1.4 课题的来源、研究目的及内容

2 石灰石反应器处理低浓度含氟废水的研究

2.1 石灰石除氟现状

2.2 实验方法及仪器

2.3 实验结果与讨论

2.5 本章小结

3 READ-F树脂处理低浓度含氟废水的研究

3.1稀土类吸附剂除氟现状

3.2 实验方法及仪器

3.3 实验结果与讨论

3.4 除氟前后READ-F的表征

3.5 本章小结

4 石灰石/READ-F反应器处理高浓度含氟废水研究

4.1 石灰石/READ-F反应器的设计

4.2 石灰石/READ-F反应器处理高氟溶液

4.3 石灰石/READ-F反应器处理含氟工业废水

4.4 本章小结

5 石灰石/READ-F除氟机理探讨

5.1 石灰石反应器除氟机理探讨

5.2 READ-F除氟机理探讨

5.3 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录