从高浓度含氟废水中回收砂状冰晶石的研究

摘要

半导体制造、玻璃加工、冶金等行业在生产过程中排放出大量高浓度含氟废水，对环境造成污染，对人体和动植物的健康造成危害。目前，含氟废水的处理方法主要有化学沉淀法、絮凝沉淀法、吸附法等。其中，石灰沉淀法在高浓度含氟废水处理中得到了广泛的应用。然而，石灰沉淀法产生的氟化钙沉淀含水率高，难以利用。与此同时，作为重要的化工原料，氟化盐矿物储量有限但消耗量大，氟化工行业将面临资源短缺的威胁。因此，从高浓度含氟废水中回收有利用价值的氟资源，实现氟资源的循环利用，具有重要的现实意义。
　　 本文以诱导沉淀结晶法为核心技术，设计了反应与固液分离一体化装置，进行了从高浓度含氟废水中回收砂状冰晶石的工艺研究。具体内容如下:
　　 研究了药剂添加顺序、加料方式、晶种来源对冰晶石回收效果的影响，结果表明:以NaAlO2-NaOH混合溶液为沉淀剂，药剂利用率高、氟回收效果好;采用分批加料的方式得到的沉淀形貌规则、表面致密;以反应产生的沉淀作晶种，不需要额外添加晶种即可取得很好的效果。
　　 在确定了回收砂状冰晶石的工艺路线后，研究了反应时间、反应温度、废水氟离子浓度、反应pH对冰晶石回收效果的影响，结果表明:反应温度宜控制在50℃，反应pH应控制在4.0～6.0之间;废水氟离子浓度越高越有利于正冰晶石的生成。
　　 在确定了从高浓度含氟废水中回收砂状冰晶石的最优条件后，设计了反应与固液分离一体化装置，分别对模拟废水与实际废水进行了砂状冰晶石回收的中试实验。模拟废水中试实验结果表明，在废水氟离子浓度为4000mg/L，反应温度为50℃，反应pH=4.0～6.0，废水进水流量为40L/h的条件下，装置运行稳定、固液分离效果好，可以回收到砂状化的冰晶石沉淀，氟回收率达80％。实际废水中试结果表明，在最优工艺条件下回收到的冰晶石综合指标显著优于传统化学沉淀法，质量达到工业用普通冰晶石要求，可用于工业生产。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 氟的基本性质

1．2 含氟废水的来源、危害与处理技术

1．2．1 含氟废水的来源

1．2．2 含氟废水的危害

1．2．3 含氟废水的处理方法

1．3 冰晶石的性质与生产方法

1．3．1 冰晶石的性质

1．3．2 萤石法生产冰晶石

1．3．3 磷肥副产法生产冰晶石

1．3．4 从含氟废弃物中回收冰晶石

1．4 沉淀形成机理与诱导结晶技术

1．4．1 沉淀形成机理

1．4．2 诱导结晶技术

1．5 研究背景、内容与意义

1．5．1 研究背景

1．5．2 研究目的和意义

1．5．3 研究内容

第二章 实验研究方法

2．1 实验试剂

2．2 实验仪器

2．2．1 实验室反应仪器

2．2．2 中试实验装置

2．3 分析方法

2．3．1 氟离子浓度测定

2．3．2 铝离子浓度测定

2．3．3 钠离子浓度测定

2．3．4 硅离子浓度测定

2．3．5 冰晶石产品检测

第三章 冰晶石回收反应体系的选择

3．1 引言

3．2 实验方案

3．2．1 药剂添加顺序实验

3．2．2 加料方式实验

3．2．3 晶种来源的影响实验

3．3 实验流程

3．4 实验结果与讨论

3．3．1 药剂添加顺序对冰晶石回收效果的影响

3．3．2 加料方式对冰晶石回收效果的影响

3．3．3 晶种来源对冰晶石回收效果的影响

3．5 本章小结

第四章 从含氟废水中回收冰晶石工艺条件研究

4．1 引言

4．2 实验方案

4．2．1 改变反应温度

4．2．2 改变反应时间

4．2．3 改变反应物浓度

4．2．4 改变反应pH

4．3 实验流程

4．4 实验结果与讨论

4．4．1 反应温度对冰晶石回收的影响

4．4．2 反应时间对冰晶石回收的影响

4．4．3 反应物浓度对冰晶石回收的影响

4．4．4 反应pH对冰晶石回收的影响

4．5 本章小结

第五章 反应与固液分离一体化装置中试实验

5．1 引言

5．2 中试方案

5．2．1 实验室模拟废水中试

5．2．2 实验室中试流程

5．2．3 现场实际废水中试

5．2．4 现场中试流程

5．3 实验室模拟废水中试结果

5．3．1 反应pH的影响

5．3．2 废水进水流量的影响

5．3．3 沉淀形貌、成份分析

5．4 现场实际废水中试结果

5．4．1 反应pH的影响

5．4．2 反应温度的影响

5．4．3 苛性比的影响

5．4．4 产品综合指标对比

5．5 本章小结

第六章 结论与建议

6．1 结论

6．2 建议

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果