水中的氟化物怎么處理？

氟化物，真是一個讓大家又愛又恨的家伙。愛它，是因為我們需要它；當(dāng)我們的飲用水中氟濃度低于0.5 mg /L時，會引起齲齒癥，因此我們需要補充一定的氟化物來預(yù)防。恨它，是因為我們又不能太依戀它；當(dāng)飲用水中氟濃度高于1 mg /L 時，會引起氟斑牙；當(dāng)氟化物超標(biāo)濃度高達(dá)3～6 mg /L時，會發(fā)生骨氟中毒。如此愛恨糾纏，令人哭笑不得，不得不“氟”。

就世界范圍來看，幾乎沒有一個國家不受氟害之苦。如下圖所示，我國含氟地下水分布極廣，對于淺層地下水來說，氟化物超標(biāo)（高氟水）問題比較突出的地域是華北地區(qū)、內(nèi)蒙古地區(qū)、西北五省的部分地區(qū)以及東三省某些地區(qū)，基本上都集中在北方地域，對于南方地表水資源較充足的省份，高氟飲用水問題并不突出。

除了地下水之外，含氟礦石開采、金屬冶煉、光伏、鋁加工、電子、電鍍、煤化工等工業(yè)廢水，常含有高濃度的氟化物，如不加以達(dá)標(biāo)處理排放，將會造成環(huán)境水體氟污染。形勢如此嚴(yán)峻，氟化物深度去除迫在眉睫。

目前，各地區(qū)各行業(yè)對于氟化物的管控政策猶如雨后春筍般層出不窮，在《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）中，氟化物≤10 mg /L即可；江蘇省新出臺的《化工水污染物排放限值》（DB32/939-2020）中要求氟化物≤6 mg /L；山東省出臺的《流域水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB37/3416.3-2018）中要求氟化物≤2 mg /L；我國《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5049-2006）規(guī)定集中供水出廠水氟化物濃度≤1.0 mg /L；《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 3838－2002） 中明確Ⅰ-Ⅲ類氟化物≤1.0 mg /L，Ⅳ-Ⅴ類氟化物≤1.5 mg /L；河南，山西，內(nèi)蒙古，廣東，四川等地對集中污水處理廠陸陸續(xù)續(xù)提出新要求，氟化物提標(biāo)的趨勢如星火燎原般不可阻擋。

排放標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)苛，水漲船高，相應(yīng)的處理技術(shù)也需要升級迭代。

在原有的排放標(biāo)準(zhǔn)中，氟化物只需要處理到10mg/L以下即可，傳統(tǒng)工藝設(shè)計是通過加入石灰使得氟化物和鈣離子反應(yīng)生成氟化鈣沉淀去除，然而氟化鈣在18℃時的溶解度高達(dá)16.3mg/L，折算成溶解氟化物的濃度為7.9mg/L。也就是說鈣鹽沉淀理論上只能夠把氟化物處理至此濃度，然而在實際處理中，由于氟化鈣沉淀顆粒小，沉淀速度慢，若控制不好反應(yīng)條件，氟化物僅能處理到10~20mg/L。如果需要深度處理到1mg/L以下，需要新的技術(shù)來實現(xiàn)

除了鈣鹽沉淀法之外，目前比較常見的去除技術(shù)還有氧化鋁吸附，樹脂離子交換和反滲透等。每一項技術(shù)都有其相應(yīng)的優(yōu)劣勢和適用的廢水類型，具體統(tǒng)計如下表所示：

可以看出，活性氧化鋁吸附法和除氟樹脂的離子交換法，非常適合飲用水除氟，但是在工業(yè)廢水處理中，由于其來水水質(zhì)較為復(fù)雜，對于氧化鋁和樹脂的沖擊作用比較大，導(dǎo)致其反洗頻率高，設(shè)備使用壽命短，核心填料甚至出現(xiàn)大面積板結(jié)和污染的情況。在國內(nèi)很多工業(yè)廢水處理現(xiàn)場（如礦井水/煤化工廢水等），由于不了解吸附方法的特點，投資的氧化鋁或者樹脂設(shè)備使用半年到一年后，效率大幅度降低，甚至無法再繼續(xù)使用，病急亂投醫(yī)的教訓(xùn)甚是慘烈。

因此，工業(yè)廢水處理急需一種穩(wěn)定的技術(shù)能夠深度除氟，以解決目前的燃眉之急。

環(huán)瑞生態(tài)結(jié)合市場需求，聯(lián)合中科院推出了高效的深度除氟藥劑，液體除氟劑GMS-F4和固體除氟藥劑GMS-F6，該產(chǎn)品主要成分為鋁鐵硅無機(jī)聚合鹽，特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計使其能夠在水中快速水解，產(chǎn)生大量帶正電荷的聚合膠體，膠體中含有多個羥基配位體，能夠在廢水中與氟離子實現(xiàn)交換，交換容量大。在交換以后，膠體半徑大幅度降低，與游離氟離子產(chǎn)生強電荷吸附形成共沉淀。

產(chǎn)品性狀如下圖所示：

產(chǎn)品反應(yīng)機(jī)理如下圖所示：

參考文獻(xiàn)：Wang X，Zhang G，Fu XN，et al． Substitution，aggre- gation，and dissociation of aqueous Al13 in the presence of fluoride． Environmental Science and Technology， 2017，51: 6279－6287

如此巧妙的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和連鎖的反應(yīng)機(jī)理，使得產(chǎn)品性能*，與眾不同，具體如下：

² 與氟離子結(jié)合能力強，交換容量大，效果穩(wěn)定<1mg/L以下；

² 工藝簡單，只需通過混凝沉淀即可去除，無需再生；

² 性價比高，用量少，無需添加PAC混凝，污泥產(chǎn)量減少20%以上。

² 廣泛應(yīng)用于各種高難度高氟化物行業(yè)的廢水，例如光伏，煤化工，礦井水等。

實踐是檢驗真理的標(biāo)準(zhǔn)，讓我們一起來看一下深度除氟藥劑GMS-F4和GMS-F6產(chǎn)品在市場上的表現(xiàn)吧：

案例一：山東某煤化工企業(yè)，排水水量15000噸/天，原水氟化物為8mg/L，需要提標(biāo)至1mg/L以下，由于處理要求高，同時煤化工廢水中含有大量的氯離子等陰離子與氟離子形成競爭效應(yīng)，使用傳統(tǒng)鈣鹽或者鋁鹽均無法達(dá)標(biāo)。在使用GMS-F4產(chǎn)品后，氟化物維持在0.5mg/L左右。

處理水量：15000噸/天

進(jìn)水氟化物：8mg/L

處理要求：1mg/L

處理工藝：GMS-F4一級除氟沉淀

處理效果：出水穩(wěn)定在0.5mg/L左右

案例二：西安某光伏企業(yè)，排水水量5000噸/天，由于使用導(dǎo)致原水氟化物為30~50mg/L，傳統(tǒng)工藝使用石灰和氯化鈣兩級沉淀，僅能處理至5~20mg/L，而且污泥產(chǎn)量大。目前氟化物提標(biāo)，需要處理至2mg/L以下。在二級反應(yīng)池，使用GMS-F6產(chǎn)品代替石灰后，污泥量減少20%以上，同時穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

處理水量：5000噸/天

進(jìn)水氟化物：50mg/L

處理要求：2mg/L

處理工藝：二級沉淀由石灰改為除氟劑GMS-F6

處理效果：出水穩(wěn)定在小于2mg/L左右

作為細(xì)分行業(yè)，環(huán)瑞生態(tài)一直致力于特征污染物精細(xì)化學(xué)品的開發(fā)，針對氟化物去除形成了研發(fā)-生產(chǎn)-銷售-服務(wù)四位一體的產(chǎn)品體系，廣泛服務(wù)于煤化工，光伏，鋁電，電子，電鍍等各行業(yè)的客戶，重點客戶包括國電投集團(tuán)，中芯，魏橋集團(tuán)，兗礦集團(tuán)，晉煤集團(tuán)，京東方等公司，以過硬的產(chǎn)品質(zhì)量和的服務(wù)理念為客戶降本增效。