[发明专利]一种两级铁碳吸附-络合-协同共沉淀工艺处理高浓度含氟废水的方法

说明书

本发明公开了一种两级铁碳吸附‑络合‑协同共沉淀工艺处理高浓度含氟废水的方法，该方法是将含氟废水调节pH至酸性后，进入一级铁碳床进行微电解反应I，一级铁碳床出水进入二级铁碳床并调节pH至碱性条件下进行微电解反应II，二级铁碳床出水经过固液分离，即得除氟水。该方法实现了吸附除氟、络合除氟以及混凝沉淀除氟等多种除氟途径的协同作用，能够将高浓度含氟废水进行高效脱氟，且具有工艺简单、操作简便、运行稳定、经济高效等优点，有利于大规模工业化生产应用。

技术领域

本发明涉及一种含氟废水处理方法，特别涉及一种两级铁碳吸附-络合-协同共沉淀工艺用于处理高浓度含氟废水的方法，属于废水处理技术领域。

背景技术

钢铁冶炼、含氟矿石开采、半导体、电子、化工、农药、氟化物加工制造等工业过程都会产生排放大量含氟废水。含氟废水具有分布广泛、电负性强、组成成分复杂、处理难度大等特征，对环境中动植物以及人体均有很大的危害。

目前，含氟废水的处理方法有化学沉淀、混凝沉淀、吸附、电化学、离子交换、膜分离、诱导结晶等。其中，化学沉淀法、混凝沉淀法和吸附法三种方法的应用最为广泛。化学沉淀法，是通过向含氟废水中投加化学试剂，一般为钙盐、镁盐，使其与废水中的氟离子生成氟化物沉淀，最后利用自然沉降或过滤等方法使固液分离，以达到除氟的目的。但此方法处理后的废水中氟含量很难达到排放标准，同时存在污泥量大、二次污染严重等问题。在工业上，钙盐和镁盐的沉淀会造成锅垢，妨碍热传导，且由于硬水问题，工业上每年因设备、管线的维修和更换要耗资数很大。混凝沉淀法是向含氟废水中投加各类混凝剂，形成沉淀去除氟化物，这些方法的缺点是在于出水水质不够稳定，产生的污泥量较多导致后续处理困难。吸附法是利用吸附剂对含氟废水中的氟进行吸附，达到降氟的目的。但也存在一些如仅适用低浓度、对吸附剂要求较高、脱附再生困难等缺点。通常高浓度含氟废水要经过多种方法联合处理，即使用两种或多种工艺方法联合处理除氟。

因此，针对高浓度含氟废水的处理，开发出一种高效、廉价、易行的工艺具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术中对高浓度含氟废水的处理通常需要经过两种以上技术手段联合使用，存在工艺复杂、处理效率低、成本高等缺点，本发明的目的是在于提供一种通过两级铁碳吸附-络合-协同共沉淀除氟的方法，该方法实现了吸附除氟、络合除氟以及混凝沉淀除氟等多种除氟途径的协同作用，能够将高浓度含氟废水进行高效脱氟。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种两级铁碳吸附-络合-协同共沉淀工艺处理高浓度含氟废水的方法，该方法将含氟废水调节pH至酸性后，进入一级铁碳床进行微电解反应I，一级铁碳床出水进入二级铁碳床并调节pH至碱性条件下进行微电解反应II，二级铁碳床出水经过固液分离，即得除氟水。

本发明技术方案关键是在于利用不同pH条件下铁碳材料的微电解反应实现高浓度含氟废水的深度脱氟。先控制含氟废水的pH在酸性条件下进行铁碳材料的微电解反应，铁碳材料可以释放铁离子来络合含氟废水中的氟离子形成多种铁氟络合物，同时铁碳材料本身为多孔材料具有较好的吸附性，可以将部分氟离子以及铁氟络合物高效吸附，从而达到脱氟目的，而残留在含氟废水中的氟离子以及铁氟络合物进入二级铁碳床，而在二级铁碳床中主要是将溶液的pH调节至碱性进行铁碳材料的微电解反应，在碱性条件下，铁氟络合物可以进一步转化成铁氟络合沉淀物，同时铁离子易于水解形成具有胶体性质的氢氧化铁等，其具有一定的吸附性质，且氢氧化铁胶体可以促进大颗粒物的生成以及混凝、协同沉淀等作用的发生，此外，铁碳材料可以吸附残留的氟离子。因此，在两次铁碳材料的微电解反应过程中，各种脱氟途径协同作用，达到较好的脱氟效果。

本发明技术方案利用两级铁碳的微电解实现高浓度含氟废水脱氟过程主要原理简述如下：

a)铁碳微电解过程：基于金属腐蚀电化学的反应原理，在酸性条件下，利用低电位的金属铁和高电位的碳材料在含氟废水中所产生的电位差，形成众多原电池，金属铁作为阳极失去电子后释放出铁离子进入含氟废水环境中。