石灰石/READ-F反应器处理含氟废水的研究

概括：

随着现代工业的发展，氟的应用越来越广泛，含氟矿石的开采、氟化物的合成、钢铁、电子、金属冶炼、铝电解、玻璃、化肥等工业生产中经常会产生几十至几千mg/L的高浓度含氟废水，严重污染环境，危害人体健康。氟污染问题已引起人们的重视。在水资源日益匮乏的今天，为实现工农业的可持续发展，治理含氟废水，使其达标排放具有十分重要的现实意义。传统的化学沉淀脱氟法会产生大量的含水污泥，必须进行二次脱水，处理效果远远达不到国家规定的排放标准。石灰石是一种环境友好材料，在污染控制、水资源利用、水处理等方面有着广泛的应用。提高石灰石在水中的溶解度是提高其脱氟反应活性的重要技术途径。针对石灰石在含有CO2的水中溶解速度较快的特点，本文设计了石灰石脱氟反应器，向含氟废水中连续通入CO2气体，提高碳酸浓度，加速石灰石溶解和CaF2沉淀的形成。实验还利用对F-具有高效选择性吸附特性的READ-F树脂对含氟废水进行深度处理。为保证出水稳定性和扩大石灰石反应器的应用范围，设计了石灰石/READ-F反应器联合处理高浓度含氟废水。本文以氟化钠模拟废水和实际含氟工业废水为研究对象，开展石灰石/READ-F反应器处理含氟废水研究。讨论了氟溶液pH值、停留时间、CO2流量、原水氟浓度等工艺条件对脱氟效果的影响。研究结果表明，石灰石/READ-F反应器对含氟废水具有良好的脱氟效果，石灰石反应器和READ-F树脂对低浓度（≤50mg/L）含氟废水的脱氟率分别可达85%和98%；石灰石/READ-F反应器可将高浓度含氟废水降至10mg/L以下，达到国家一级排放标准。本文还初步探讨了石灰石/READ-F反应器的动力学行为及脱氟机理，指出在石灰石反应器中CaF2优先以异质初生成核方式成核，双层石灰石诱导CaF2沉淀结晶，其反应动力学方程为rn=3.9771[Ca2+]n[F-]n2-2.4353；CaF2沉淀主要生成于石灰岩阶地边缘、弯道及孔洞处。READ-F对F-的离子交换吸附为熵驱动反应，主要发生在其外表面及大孔内表面，遵循拟二级反应动力学和吸附等温方程。

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