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簡要描述:
徐州含氟廢水化學處理方法隨著我國工業(yè)的增長,含氟廢水的排放量持續(xù)地在增加,已經(jīng)存在一些地區(qū)的水源含氟量超過1mg/L,造成了區(qū)域性的水質(zhì)氟毒化。
品牌 | 其他品牌 | 加工定制 | 是 |
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空氣量 | 1000m3/min | 處理水量 | 100m3/h |
設(shè)備厚度 | 12mm,10mm,13mm,15mm |
徐州含氟廢水化學處理方法隨著我國工業(yè)的增長,含氟廢水的排放量持續(xù)地在增加,已經(jīng)存在一些地區(qū)的水源含氟量超過1mg/L,造成了區(qū)域性的水質(zhì)氟毒化。氟是一種微量元素,相關(guān)研究表明,若每升飲用水只有0.4~0.6毫克的含氟量,其對人體無害,而如果每升水具有大于1.5毫克的含氟量,則會對人體帶來不利的影響,其又稱高氟水,嚴重的情況會引起氟骨病,因此多年來國家一直嚴格控制含氟廢水的排放。
對于含氟廢水的處理,一直以來有著眾多的學者進行研究,目前行業(yè)中使用最多的是F-沉淀法,該方法是把石灰加入排放的廢水中進行化學反應(yīng)(F與Ca2+反應(yīng)),生成氟化鈣沉淀從而可以除去F-。該方法對于大多數(shù)企業(yè)來說處理成本比較低,容易被企業(yè)接受,但在使用過程中發(fā)現(xiàn)僅使用F沉淀法處理后的廢水的含氟濃度不能穩(wěn)定地達到一級排放標準的要求,因此相關(guān)人員都期望進一步研究輔助石灰沉淀法的工藝以再降低含氟濃度。除了石灰沉淀法,當然還有其他方法,例如電滲析法、離子交換樹脂法等,但這兩種方法的缺點是處理成本高,除氟效率不高,目前尚難以推廣使用。本文圍繞使用最多的氟離子沉淀法進行另一角度的研究,從工藝上改進以提高CaF2的沉淀轉(zhuǎn)化效率。
1、實驗
1.1實驗背景
化學研究表明,例如CaCO3這類鈣鹽的晶格能高,而水合能小,導(dǎo)致溶解度低,因此難溶于水。根據(jù)學者過去的研究可知CaX2(X=Cl,Br,I)都可溶于水,而CaF2難溶于水,如表1所示,因此本文選用CaCl2作為處理劑,對由純凈水與NaF配制的溶液(模擬含氟廢水)進行處理。傳統(tǒng)方式是直接將Ca(OH)2投入含氟廢水中,本文為控制變量,利用CaCl2替代Ca(OH)2,避免Ca(OH)2本身對實驗結(jié)果的影響,而將CaCl2投入含氟廢水中讓其發(fā)生沉淀反應(yīng),本文改進的方法是先加入適量的晶種于含氟廢水中,再加入CaCl2進行反應(yīng)。下文將圍繞加不加晶種這個變量進行實驗對比。
1.2實驗過程
為控制單一變量,兩組實驗的含氟廢水、CaCl2溶液的參數(shù)一樣。利用純凈水與NaF配制含F(xiàn)濃度為2g/L的含氟廢水1L,兩組實驗各取300mL;利用純凈水與CaCl2配制含Ca2+濃度為1g/L的CaCl2溶液1L,同樣的,兩組實驗各取300mL,如此含氟廢水、CaCl2溶液的PH都呈中性,對反應(yīng)物不存在二次酸堿反應(yīng)的情況。根據(jù)表1,本文的實驗適合在24°C環(huán)境的實驗室進行。
第一組實驗,模擬傳統(tǒng)的石灰沉淀法,將300mL的含氟廢水與300mL的CaCl2溶液混合于同一燒杯里,如圖1A所示,并開始計時,在計時時間段內(nèi)連續(xù)攪拌。
第二組實驗,先將20g晶種投入300mL含氟廢水的燒杯中,攪拌一會,然后繼續(xù)將300mL的CaCl2溶液倒入含氟廢水的燒杯中,如圖1A所示,并開始計時,在計時時間段內(nèi)連續(xù)攪拌。
兩組實驗各進行4次,探究兩組實驗在化學反應(yīng)時間推移上的差異,分別計時1min、2min、3min、4min,計時結(jié)束后停止攪拌,并將進行過濾,過濾方法是把一張A4紙卷成漏斗狀并放置于漏斗內(nèi)表面并且緊貼漏斗,如圖1B所示,A4紙卷的漏斗口大約保持為0.5mm即可,過濾完成后,A4紙連同沉淀物一起通過烘干機烘干,兩組實驗的烘干時間相同(5分鐘),烘干后及時對烘干對象進行稱重并記錄。
根據(jù)化學反應(yīng)原理:溶解度較大的氯化鈣可與含F(xiàn)-的溶液發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)生成溶解度較小的沉淀,化學反應(yīng)方程式為:
因此,反應(yīng)后的沉淀物主要為CaF2,其中第二組實驗的沉淀物還有實驗前加入的晶種。
兩組實驗分別同時、同條件進行4個反應(yīng)時間不同的實驗,反應(yīng)時間即攪拌時間。以時間為橫坐標,重量為縱坐標,對4個實驗分別所得的數(shù)據(jù)進行記錄與統(tǒng)計,兩組實驗方法取得的沉淀物CaF2的重量隨反應(yīng)時間的變化如圖2所示:
第一組沉淀物CaF2的重量為:
式中,m測為烘干后測量的實際重量數(shù)據(jù),m紙為A4紙的重量。
第二組沉淀物CaF2的重量為:
式中,m晶種為第二組實驗加入的晶種的重量。
1.3結(jié)果分析
徐州含氟廢水化學處理方法在相同實驗環(huán)境與實驗條件的情況下,(1)同一沉淀反應(yīng)的時間內(nèi),加了晶種的第二組實驗比不加晶種的第一組實驗的沉淀轉(zhuǎn)化物多;(2)再對比兩條曲線,隨著反應(yīng)時間的增加,兩組實驗的沉淀轉(zhuǎn)化物的重量的差距越大。由此可見,在含氟廢水中依次加入晶種、CaCl2,能促進生成沉淀物CaF2,即能有效提高CaF2的沉淀轉(zhuǎn)化效率。進一步探究其原因,是晶種形成了晶核,能促進與之晶型相同的F結(jié)晶在晶種的表面,加快了與Ca2+的沉淀反應(yīng)。
2、結(jié)語
含氟廢水對環(huán)境、人體有危害,國家嚴格限制含氟廢水的排放,工業(yè)的增長同時需要環(huán)保行業(yè)需要對廢水進行處理,本文主要探究加入CaCl2以及晶種來去除廢水的F的效果,設(shè)置了實驗,驗證了該方法具有效率高、效果好的優(yōu)勢,可為環(huán)保行業(yè)提供處理含氟廢水的方法借鑒。CaF2的用途十分廣泛,含氟廢水處理后的這個生成物可再利用,其中就有用于制造玻璃、搪瓷、釉等方面。
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