基于氟铝配位的鳌合树脂吸附氟的可行性分析*

姜 科，潘希贤，周 惠

(1 长沙环境保护职业技术学院，湖南 长沙 410004； 2 湖南中金岭南康盟环保科技有限公司，湖南 长沙 410205)

氟是水体中主要污染物之一，含氟废水主要来源于氟化工、玻璃制造、半导体等行业。在污水综合排放标准(GB8978-1996)中，氟的排放限值为10 mg/L。在新颁布的无机化学工业污染物排放标准(GB31573-2015)中，氟的排放限值降低至6 mg/L。面对新要求，传统的化学沉淀、絮凝沉淀除氟技术[1]已不能保证出水氟浓度达标。而现有的离子交换、吸附技术[2]尽管可以使废水氟浓度降至6 mg/L以下，但对氟的选择吸附性和吸附容量有限，不适合用于处理工业含氟废水。

1 热力学模型的建立

在H+-F--Al3+-H2O体系中，溶解态物质之间的平衡关系如表1所示。

表1 H+-F--Al3+-H2O体系的热力学平衡关系

续表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]

假设体系中总铝、总氟浓度分别为c(Al)和c(F)，根据元素守恒可知：

通过分析这些物质之间的电离平衡关系以及元素守恒关系，可以得到不同c(Al)、c(F)、pH下，各物质占c(Al)和c(F)的质量百分数。

2 结果与讨论

2.1 F/Al摩尔比对含氟、铝配合物形态的影响

设定平衡pH=7，改变c(F)和c(Al)摩尔比，含氟和含铝配合物形态如图1所示。

图1 F/Al摩尔比对含氟配合物形态的影响

2.2 平衡pH对含氟配合物形态的影响

设定c(F)和c(Al)摩尔比为1:1，改变平衡pH值，含氟和含铝配合物形态如图2所示。

图2 平衡pH对含氟配合物形态的影响

3 结 论