熟石灰溶解水及除高氟离子水实验方案 工业废水处理 4页

熟石灰溶解水及除高氟离子水实验方案去除含有高氟离子的工业废水，钙盐沉淀法是最经济快捷的方法。它的基本组合是Ca(OH)2+PAC+PAM。实验仪器：PF-1氟离子选择电极PXS-270型离子活度计HJ-4恒温磁力搅拌器，具聚乙烯包裹的搅拌子CaF2常温下难溶于水，溶度积常数Ksp=4*10-11（18℃），溶解度为16.3mg/L（按氟离子计7.7mg/L)。熟石灰溶解于水发生沉淀反应：2F-+Ca2+=CaF2↓，反应中形成CaF2细小固体颗粒，通过沉降而去除，F-与Ca2+的配比为2:1。简单工艺除氟效果：1、单纯投加Ca(OH)2实验内容采用去离子纯水，浓HF配置成[F-]=1200mg/L、900mg/L、600mg/L、300mg/L、100mg/L、60mg/L六个浓度的溶液作为模拟试验其中分别加入不同浓度的石灰水，在恒温磁力搅拌器上搅拌30min（搅拌时间？），静置（沉淀时间？），用0.6μm滤膜过滤后用离子电极法测定上清液中F-的残余浓度和pH值。首先对单纯投加石灰化学沉淀除氟进行了考察，投加石灰量达到恰好完全反应所需量的1.1倍时(既起始F-n：Ca=2:1.1)，搅拌反应稳定后反应液pH值在11～12之间，以保证投加足够的石灰量。实验目的1）、观察不同浓度的Ca(OH)2的除氟效果，并确定最佳投加量。2）、相同浓度的Ca(OH)2对不同浓度溶液的除氟效果，并确定除氟效果最明显的溶液浓度。机理讨论：一般情况下，单纯投加Ca(OH)2后上清液残氟量高于10mg/L，无法达到污水排放标准。原因是钙沉淀法处理后废水中的氟离子含量的极限值为7.7mg/L，而由于处理系统的水力条件、反应条件、共存离子等多种因素的干扰，事实上处理水很难达到此浓度。另外，反应在常温下比较缓慢、生成的CaF2为胶状的沉淀物(CaF2沉淀有相当一部分是微细的结晶体，粒径小于2µm的占60%。根据斯托克斯公式，细小颗粒的沉降速度与颗粒粒径的平方成正比，因此这些细微的结晶体自然沉降性能比较差。)、废水中存在不会参与中和反应的络合形式的氟化物，通常在反应沉淀后，废水中氟含量仍然有20～50mg/L，需要对余氟进行深度处理。2、Ca(OH)2+PAC实验内容本实验采用烧杯试验，放置烧杯于磁力搅拌器上，于烧杯内投加混凝剂并进行慢、中和快速搅拌，然后静置沉淀。在一定体积不同浓度的含氟水样中，加入混凝剂PAC，经搅拌澄清后，测其上清液含氟浓度及其pH值。实验目的n本试验的目的主要是：(1)对含氟浓度为45mg/L、90mg/L和135mg/L的含氟废水分别进行试验，得出此浓度范围内的除氟规律；(2)确定化学反应的药剂投加量；(3)确定混凝过程的最佳pH值；1）、低浓度氟溶液中的混凝效果2）、不同PAC投加量下pH值变化机理讨论：投加无机混凝剂通过其混凝沉淀作用将细小悬浮物和胶体的沉淀分离出来，是氟从水中分离最为关键的一步，否则，所有的转化、吸附与络合只能是氟化物的存在形态在水中的变化，不会具有任何实际意义。聚合氯化铝的通式可表示为：AlnCl3n。，试中未限定n的量。它可视为一种多核配合物。聚合氯化铝可以看作是AlCl3经水解逐步转化为AI(OH)3这一过程的中间产物，使许多不同形态水解产物组合而成的化合物，它的通式可写为Aln(OH)mCl3n-m或[Aln(OH)mCl6-m]n。都是表示某种高分子电解质的形态。正是由于这种结构。聚合铝化氯一投加到水中，就可直接发生电性中和，吸附架桥等作用，并且受到原始水质的影响较小。铝盐除氟一般认为是吸附作用，其吸附机理是：氟被吸收后并非以普通阴离子状态存在，而是形成了复杂的络合物（A13+与F-形成A1Fx(3-x)，夹杂在AI(OH)3∞中沉降下来。），另有一部分氟离子是以物理吸附的方式被氢氧化铝捕获一起进入沉淀而被去除。3、Ca(OH)2+PAC+PAM与PAC不同，投加PAM只是改善沉降性能加速沉淀过程，投加多量的PAM并不能使出水含氟量继续下降。PAMn通过吸附架桥作用促进絮凝体的形成，最后达到强化除氟的目的。实验内容：本采用氟化钠配制的氟离子浓度为20mg／L溶液作为模拟废水。取样放置烧杯于磁力搅拌器上，分别投加前两个步骤确定最佳投放量的Ca(OH)2、和PAC，并调配溶液处于最佳PH范围。然后分别加入不同浓度的PAM，经搅拌澄清后，测其上清液含氟浓度。（PAM选用阴离子型）实验目的：确定低氟溶液中PAM的最佳投放量，使废水处理至氟浓度10mg/L以下的排放标准。机理讨论：投加高分子有机絮凝剂聚丙烯酰氨PAM的作用机理主要是两方面：一是由于氢键结合、静电结合、范德华力等作用对胶粒的吸附结合。另一方面是线性高分子在溶液中的吸附架桥作用。并非PAM投加量越多，除氟效果越好。随着PAM投加量的增大，上清液中的氟离子浓度反而增加。主要原因是高分子的PAM与F-生成络合物而沉降，络合物除氟不稳定。当投加适量的PAM时，溶液中的氟离子浓度能达到排放标准，水样较清澈。