诱导结晶理论回收氟化盐工业废水中氟

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1、诱导结晶理论回收氟化盐工业废水中氟1绪论1.1氟化盐的性质及用途氟是一种负电性强、性质极为活拔的非金属元素，在自然界中不能以游离单质存在。氟的元素符号为F，在元素周期表中原子序数为9，原子量为18.998。m在标准状态下是淡黄色的气体，带有刺激性臭味，在-252°C左右黄色液体变成无色[1]。在常温下，氟几乎能和所有的元素化合。氟在地壳中的丰度约为0.065%，在天然矿物中，氟存在于约115种矿石中⑴，其中最主要的是氟石(CaF2，或称蛮石），冰晶石(Na3AlF6)和氟磷灰石。此外，含氟矿石还包括氟锅石(A1F3.H20)、锥冰晶石、霜晶石[CaB

2、e(F90H)2Si04]等等。以蛮石等含氟矿石为原料，生产出的各种氟化盐在工业上有着广泛的用途。氢鼠酸是氟化氧(HF)气体的水溶液，为无色透明至淡黄色液体。氢氛酸有刺激性气味，具有弱酸性。氢氧酸溶解氧化物的能力较强，因而在锅和铀的提纯中起着重要作用。氢氟酸也用来蚀刻玻璃，去除半导体工业中娃表面的氧化物，去除不锈钢表面的含氧杂质。另外，氢赢酸还可以用于多种含氟有机物的合成，比如Teflon(聚四氟乙稀）及氟利昂等致冷剂[2]。氟化钙为无色结晶或白色粉末，化学式CaF2，溶点1423°C，难溶于水，微溶于无机酸，与热的浓硫酸作用生成気氟酸。自然界中的鎮

3、化韩矿物为蛮石或氟石。目前，氟化韩主要用于冶炼、化工、建材、轻工、光学、雕刻和国防工业等。在冶炼行业，氟化韩主要用作助恪剂，广泛应用于钢铁冶炼、有色金属冶炼和铁合金生产；在化工行业，氦化韩主要用于生产氧氟酸，是生产各种有机和无机氟化物的关键原料；在玻璃工业中，氣化弼主要用作助溶剂、遮光剂，可以促进玻璃原料的溶化；在水泥生产中，氟化妈用作矿化剂，可以降低炉料的烧结温度，增强烧结时熟料液相粘度，促进桂酸三韩的形成；在陶瓷工业中，氟化韩主要用作瓷釉，起助色和助溶作用。1.2含氟废水的与危害首先将酸级蛮石粉与20%的发烟硫酸和98%的浓硫酸在混捏机的预中和反应器中预

4、反应30%，再在160~200°C的回转奋内反应完全。所得氟化氢气体进入净化系统除尘和净化。将干燥的氢氧化锅(含水1-2%)经料仓送入双层流化床反应器上部，同时从流化床反应器底部引入净化后的氟化氢气体，氢氧化锅在反应器的上床层于350°C下倍烧脱水并部分氟化。三氟化锅的含量从流化床反应器上部到底部逐渐增加，最后在500~60°C下全部生成三氟化招，经过滚筒冷却器冷却得到产品。工艺过程中氟化氢回转窑、氟化银流化床反应器、石膏中和等工序产生的酸性气体都进入中央吸收净化器集中处理，最终变成含氟废水。每生产1吨氟化锅，要产生约9-10吨含氟废

5、水，废水总氟浓度与冷凝温度有关，一般在800-4000mg/L之间。过量的氟对人体的危害包括急性中毒和慢性中毒。其中，急性氟中毒的症状包括呕吐、腹痛、疫挛、虚脱、口渴、发汗、体温上升，以及口、咽喉、食道、胃部的淸荡、出血及全身浮肿等病变。而长期摄入微量的氟则会导致慢性中毒，例如牙齿和骨豁的病变。牙齿的病变主要指氟斑病，病变原因在于氟可以影响牙齿釉棱晶的形成，使棱晶质和棱晶间质出现斑点、腐烛及色素沉着，导致牙齿呈现黄色、褐色或黑色并容易碎落；骨豁的病变主要是指氟骨病，主要表现为腰腿痛，关节强硬，上下肢弯曲，拱腰蛇背，病情严重者容易发生骨折。2冰晶石沉淀体系的固

6、液平衡热力学研究2.1引言从高浓度含氟废水中回收冰晶石，产品的回收率和Na/Al分子比是需要重点考察的指标。本章将通过Al3+-Na+-F-HtHbO冰晶石沉淀体系中化合物的形态分布图及logc(F)-logr(Al)固液平衡图的建立，考察体系中各种固相与液相的平衡关系，分析提高冰晶石回收率和Na/Al分子比的热力学条件，为优化冰晶石回收过程提供理论依据。用氧氟酸配制总氟浓度4000mg/L的含氟溶液，取400mL含氟溶液加至1L塑料烧杯中。按照摩尔比Na:Al:F=3:l:6配制lOOmL氧氧化钠和招酸钠的混合溶液，加入塑料烧杯，在水浴锅中恒温5(rC搅拌

7、反应30min。反应结束后，将溶液离心分离，并测定上清液的总氟浓度和总锡浓度。..2.2热力学模型的建立由图2-1可知,当pH=3.0-10.0时，溶液中含招化合物的主要存在形态为A1F3、A1F4_、A1F52_、A1F63?和A1(0H乂，其分布系数的变化主要受平衡总氟浓度[c(F)]和pH的影响。随着平衡总氟浓度的升高，A1F3、A1F4_的分布系数逐渐降低，A1F52_、八逆63_的分布系数逐渐升高。当pH=5.0-9.0时，在相同的平衡总氟浓度下，A1F52_、A1F63?的分布系数基本不变。当pH=9.0-10.0时，A1(0H)4_的分布系数随

8、pH的升高而逐渐增大，随平衡总氟浓度的升高而逐渐降低