基于氟鋁配位的鰲合樹脂吸附氟的可行性分析*

姜 科，潘希賢，周 惠

(1 長沙環境保護職業技術學院，湖南 長沙 410004； 2 湖南中金嶺南康盟環保科技有限公司，湖南 長沙 410205)

氟是水體中主要污染物之一，含氟廢水主要來源于氟化工、玻璃制造、半導體等行業。在污水綜合排放標準(GB8978-1996)中，氟的排放限值為10 mg/L。在新頒布的無機化學工業污染物排放標準(GB31573-2015)中，氟的排放限值降低至6 mg/L。面對新要求，傳統的化學沉淀、絮凝沉淀除氟技術[1]已不能保證出水氟濃度達標。而現有的離子交換、吸附技術[2]盡管可以使廢水氟濃度降至6 mg/L以下，但對氟的選擇吸附性和吸附容量有限，不適合用于處理工業含氟廢水。

1 熱力學模型的建立

在H+-F--Al3+-H2O體系中，溶解態物質之間的平衡關系如表1所示。

表1 H+-F--Al3+-H2O體系的熱力學平衡關系

續表1

AlF3→Al3++3F-16.8[4]AlF-4→Al3++4F-19.4[4]AlF2-5→Al3++5F-20.6[4]AlF3-6→Al3++6F-20.6[4]Al3++H2O→Al(OH)2+ +H+4.99[4]Al3++2H2O→Al(OH)+2 +2H+10.1[4]Al3++3H2O→[Al(OH)3]aq+3H+15.6[4]Al3++4H2O→Al(OH)-4 +4H+23.0[4]HF→H++F-3.176[5]HF-2→HF+F-3.653[5]

假設體系中總鋁、總氟濃度分別為c(Al)和c(F)，根據元素守恒可知：

通過分析這些物質之間的電離平衡關系以及元素守恒關系，可以得到不同c(Al)、c(F)、pH下，各物質占c(Al)和c(F)的質量百分數。

2 結果與討論

2.1 F/Al摩爾比對含氟、鋁配合物形態的影響

設定平衡pH=7，改變c(F)和c(Al)摩爾比，含氟和含鋁配合物形態如圖1所示。

圖1 F/Al摩爾比對含氟配合物形態的影響

2.2 平衡pH對含氟配合物形態的影響

設定c(F)和c(Al)摩爾比為1:1，改變平衡pH值，含氟和含鋁配合物形態如圖2所示。

圖2 平衡pH對含氟配合物形態的影響

3 結 論