氢氧化铝废渣处理含氟废水的研究-吴敦虎

氢氧化铝废渣处理含氟废水的研究吴敦虎韩国美高磊(大连铁道学院环境工程系,辽宁116028)陈卫东(大连市沙河口环境监测站,辽宁116021)摘要在一定条件下氢氧化铝废渣活化处理,用于处理50mg/L的含氟废水,投加量为2‰,pH值为6～11,去氟率达96%。吸附平衡浓度与吸附量关系符合Langmuir等温式,求出20.0℃、25.0℃、30.0℃时的饱和吸附量和吸附系数。其吸附速度符合鲛岛吸附动力学方程式。关键词氢氧化铝处理氟离子辽宁铝材有限公司年产2万t铝材。每天排放氢氧化铝凝胶状废渣25～30t,侵占土地,淤塞河道,污染环境。如何将氢氧化铝废渣化害为利,综合利用,是铝材加工业重要课题之一。氟广泛存在于自然水体中。适量的氟是人体必需的元素,过量的氟会导致氟骨症[1]。我国规定饮用水中氟浓度小于1mg/L,工业废水中氟的无机化合物最高允许排放浓度为10ml/L[2]。含氟废水的处理多用混凝法和吸附法[3],但多数工艺复杂,劳动条件差,费用高。用氢氧化铝废渣处理含氟废水尚未见报道。本着以废治废,综合利用的目的,进行氢氧化铝废渣处理含氟废水的研究,其除氟效果良好,具有经济效益和环境效益。1实验部分1.1仪器与试剂HJ-1型磁力搅拌器,pHS-2C型精密酸度计,CSB-F-1型氟离子选择性电极,231型玻璃电极,222型甘汞电极,DL-51型恒温水浴。总离子强度调节缓冲液(TISAB-10):58g氯化钠,10g柠檬酸钠,50mL冰醋酸溶于500mL水中,用5mol/L氢氧化钠调节pH为5.2,加水至1L。氟标准溶液:预先在干燥器中干燥6h的氟化钠称取0.0552g,溶于水中,定容至250mL。此液氟离子浓度为100mg/L。氟化钠、氢氧化钠、氯化钠、柠檬酸钠、盐酸均为分析纯。试验用水除配制化学试剂用去离子水之外,均用自来水。微孔滤膜是0.45μm。1.2氟离子测试方法在一系列氟离子标准液中分别取2.50mL,各加入TISAB-102.50mL,用氟离子选择性电极法测定[4]。1.3氢氧化铝废渣的处理将不同含水量的糊状氢氧化铝废渣凝胶摊平于表面皿上,在烘箱中100℃烘干2h,取出冷却。将烘干氢氧化铝废渣粉碎,分别过3.2mm、0.8mm筛,分为大、中、小三种颗粒,备用。1.4实验操作步骤称取不同粒度氢氧化铝废渣0.100～0.500g,分别放在100mL烧杯中,加入50mL的50mL/L氟离子溶液,用电磁搅拌器搅拌。搅拌速度为120rpm。不同搅拌时间,过滤溶液测其滤液中氟离子的含量。绘制不同粒度、含水量的氢氧化铝废渣对氟离子去除率的影响曲线。改变溶液的pH值,测其对氟离子去除率的影响。在恒温水浴中,固定氢氧化铝废渣投加量为0.100g,测定溶液中氟离子的平衡浓度,绘制吸附等温线。在不同搅拌时间,取出溶液,用0.45μm滤膜过滤,测其滤液中氟离子含量,绘制搅拌时间与氟离子去除率的关系曲线。2结果与讨论2.1粒度对氟离子去除率的影响由图1可以看出:不同粒度的氢氧化铝废渣随搅拌时间的增加,其氟离子的去除率增大而趋向定值。说明搅拌30min便达到吸附平衡。粒8第12卷2期1999年4月城市环境与城市生态URBANENVIRONMENT&URBANECOLOGYVol12,No.2Apr.1999大连大显股份有限公司收稿日期:1998-12-26度愈小,氟离子的去除率愈大,尤其在搅拌10min之前差异更为明显。粒度小于0.8mm,吸附速度很快,去除率已超过90%,这是由于比表面积大的缘故。但是溶液浑浊,不易沉降分层。因此选用中等粒度氢氧化铝废渣为宜。1粒度>3.2mm20.8～3.2mm3<0.8mm图1粒度对氟离子去除率的影响(20℃)2.2含水量对去除率的影响当投加量相同时,含水量愈低氢氧化铝含量愈高。图2试验结果表明,含水量愈小的氢氧化铝废渣(58.5%)处理效果最好。如搅拌15min时,氟离子的去除率已达恒定值(95%)。158.5%268.0%388.0%图2不同含水量的氢氟化铝废渣对F-去除率的影响(20.0℃)2.3pH值对氟离子去除率的影响由图3可知,pH值在5～12范围内对氟离子去除率影响不大。说明氢氧化铝废渣处理含氟废水适用pH值范围广。若处理中性或弱碱性含氟废水,则不需调节pH值。图3pH值对F-去除率的影响(20.0℃)2.4氢氧化铝废渣投加量的选择由图4可见,投加量对氟离子去除率有明显影响。当投加1‰时,对50mg/L的氟离子溶液去除率可达80%以上,达到了排放标准。当投加2‰时,去除率达96%以上。2.5吸附等温线图4氢氧化铝废渣投加量对F-去除率的影响(20.0℃)固定氢氧化铝废渣的投加量(0.100g),测定不同温度下氟离子浓度与吸附量q(mg/g)的关系。试验结果见图5所示,氢氧化铝废渣吸附氟离子是一个放热