Prefacio
El tema de los recursos hídricos es cada vez más prominente y se ha convertido en uno de los problemas más enfocados en el mundo. Especialmente la necesidad urgente de tratar las aguas residuales que contienen flúor, la eficiencia del uso del agua de la mayoría de las empresas industriales en China no es científica, lo que resulta en una cantidad cada vez mayor de descargas de aguas residuales que contienen flúor, lo que profundiza aún más el dilema de la escasez de recursos hídricos. Haipu está comprometido con la investigación y el desarrollo de procesos de tratamiento de aguas residuales que contienen flúor y tiene una rica experiencia en proyectos en el tratamiento de aguas residuales que contienen flúor.
En los últimos años, la aplicación de la tecnología de membrana en el tratamiento de aguas residuales industriales se ha generalizado cada vez más. La popularización de la tecnología sinérgica de membrana dual (microfiltración/ultrafiltración de ósmosis inversa) utilizando métodos bioquímicos fisicoquímicos ha proporcionado un nuevo enfoque para la utilización de recursos y la reutilización sostenible de las aguas residuales. Entre ellos, el método de ósmosis inversa puede convertir aproximadamente el 75% del efluente del tanque de sedimentación secundaria en agua regenerada, pero todavía hay aproximadamente 25% del agua concentrada de ósmosis inversa que debe tratarse de manera oportuna. Esto se debe a que el agua contiene una gran cantidad de materia orgánica de molécula pequeña soluble difícil de degradar, tales como productos intermedios tales como colorantes y tensioactivos, metabolitos biológicos y sales inorgánicas concentradas.
En comparación con los procesos tradicionales de tratamiento de agua, la tecnología de tratamiento de agua de ósmosis inversa es una de las formas más efectivas de obtener agua limpia. Al mismo tiempo, tiene las características de fácil operación, pequeña huella y eficiencia económica, y ha sido ampliamente utilizado en diversos campos como agua de mar y desalinización de agua salobre, tratamiento de aguas urbanas e industriales, agua pura y preparación de agua ultrapura, tratamiento de aguas residuales industriales, procesamiento de alimentos y aeroespacial. En los últimos años, la tecnología de tratamiento de agua de ósmosis inversa ha sido la tecnología de membrana más exitosa, en rápido desarrollo y ampliamente popularizada en China, generando enormes beneficios económicos y sociales. Al mismo tiempo, también conduce a un aumento en la producción de agua concentrada de ósmosis inversa. La calidad del agua de varios tipos de agua concentrada de ósmosis inversa es compleja e intrincada, lo que no solo trae nuevos desafíos a los investigadores en el campo del medio ambiente, sino que también plantea peligros potenciales para el medio ambiente ecológico. El agua concentrada no solo contiene contaminantes orgánicos, sino que también acumula iones cloruro, iones sulfato e iones fluoruro.
El flúor es uno de los elementos más ampliamente distribuidos en el mundo, con la electronegatividad y actividad más fuertes. Puede interactuar con casi todos los elementos, por lo que el flúor existe principalmente en forma de compuestos y no existe como flúor elemental. El fluoruro es un elemento esencial para el cuerpo humano, principalmente ingerido en cantidades traza a través del agua y los alimentos, con una tasa de absorción de 80% a 97%. Las trazas de fluoruro son cruciales para el crecimiento de dientes y huesos en el cuerpo humano. Sin embargo, si el contenido de fluoruro excede el estándar, causará una serie de problemas. Según las regulaciones de la Organización Mundial DE LA Salud (OMS), el contenido de fluoruro en el agua potable no debe exceder los 1,5 mg/L. En China, el contenido de fluoruro en el agua potable debe ser inferior a 1,0 mg/L. El consumo a largo plazo de agua potable por debajo de 0,3 mg/L puede provocar caries dental en los niños y osteoporosis y fragilidad en los ancianos. La ingesta excesiva de fluoruro puede afectar el metabolismo normal de las proteínas, vitaminas, minerales y carbohidratos en el cuerpo humano. Cuando el contenido de fluoruro en el agua potable es de 1,5-2,0 mg/L, los bebés y los niños pequeños pueden sufrir de dientes de esmalte manchados, e incluso defectos y pérdida de dientes; cuando el contenido de fluoruro en el agua potable es de 3 a 6mg/L, los adultos pueden experimentar fluorosis, deterioro funcional e incluso parálisis. Las altas dosis de fluoruro pueden incluso afectar la función endocrina de la tiroides, las gónadas y la glándula pituitaria y, en casos graves, poner en peligro la vida. Si el fluoruro que contiene aguas residuales se descarga directamente en la naturaleza sin tratamiento profesional, también causará una grave contaminación ecológica, lo que provocará que el fluoruro local supere los estándares y amenace directamente la vida y la salud de las personas.
La Industria química del flúor es una industria altamente contaminante y peligrosa, y las aguas residuales que contienen flúor pueden corroer los equipos, acelerar la tasa de depreciación de los equipos y aumentar la carga económica de las empresas. De acuerdo con el estándar integral de descarga de aguas residuales (GB 8978-1996), el estándar de descarga secundaria para fluoruro en aguas residuales industriales debe ser inferior a 10mg/L. Por lo tanto, abordar el problema de las aguas residuales que contienen flúor, lograr una producción limpia y seguir un camino ecológico y ecológico son desafíos para la industria química del flúor.
El contenido de fluoruro en el agua superficial en nuestro país proviene principalmente de las actividades de producción de agua subterránea y humana. Los minerales que contienen flúor se eliminan y se desgastan constantemente, lo que lleva a un aumento en el contenido de flúor debido a la difusión en los cuerpos de agua locales; La Industria química del flúor es una rama importante de los nuevos materiales químicos en China. Los materiales químicos de flúor son materiales importantes en industrias como la militar, metalurgia, aeroespacial, óptica y automóviles, y ocupan una posición estratégica insustituible en la producción industrial futura. En la industria moderna, industrias como la aplicación de ácido fluorhídrico, producción de acero, refinación electrolítica de aluminio, producción de fertilizantes de azufre y ácido sulfúrico, fundición de metales de tierras raras y metales no ferrosos, y el reprocesamiento de los fluoruros producen inevitablemente una cierta cantidad de aguas residuales que contienen flúor. En la actualidad, la descarga de aguas residuales que contienen flúor en algunas áreas continúa aumentando y, al mismo tiempo, no ha sido bien tratada, lo que hace que muchas áreas se conviertan en áreas con alto contenido de fluoruro. y los fenómenos de envenenamiento por fluoruro ocurren de vez en cuando. Por lo tanto, es urgente encontrar un proceso de tratamiento de aguas residuales que contiene flúor de alta velocidad y eficaz para abordar los problemas del proceso de tratamiento largo, alto costo de tratamiento, filtración difícil, y difícil recuperación y tratamiento de los recursos de fluoruro.
La composición de las aguas residuales industriales que contienen flúor es muy compleja. El fluoruro que ingresa al agua existe principalmente en forma de HF y fluorosilicatos, así como varios otros contaminantes (materia orgánica, sales inorgánicas, etc.), que plantean grandes dificultades al proceso de tratamiento. Es necesario reducir la DQO a 75mg/L a través del tratamiento primario, Y luego someterse a un tratamiento secundario para hacer que las aguas residuales que contienen flúor cumplan con el estándar de descarga (contenido de fluoruro inferior a 10mg/L). Se han realizado muchos estudios sobre el proceso de eliminación de fluoruro de las aguas residuales que contienen flúor, que incluyen principalmente el método de intercambio iónico, el método de separación de membranas (electrodiálisis y ósmosis inversa), el método de adsorción, y método de precipitación (precipitación química y precipitación de coagulación). Para los procesos de tratamiento de grado industrial, los métodos de adsorción y precipitación se utilizan principalmente para cumplir con los estándares de emisión, con una menor aplicación de otros métodos. Sin embargo, todavía hay muchos investigadores que se esfuerzan por superar los problemas de baja eficiencia de eliminación de fluoruro y altos costos de tratamiento.
Proceso de desfluoración de intercambio iónico 2,1
El principio del método de intercambio iónico para la eliminación de fluoruro es utilizar ciertos aniones contenidos en la resina para intercambiar una cantidad considerable de iones fluoruro, adsorbiendo y capturando así iones fluoruro en aguas residuales. logrando la eliminación de fluoruro de las aguas residuales.
Las ventajas del método de resina de intercambio iónico son proceso conveniente, operación fácil y reciclabilidad. Sin embargo, debido a los altos costos de producción y regeneración de la resina, el problema de la contaminación secundaria es difícil de resolver, y otros iones dañinos pueden aparecer en las aguas residuales tratadas, lo que limita su proceso de industrialización.
Proceso de separación de membrana 2,2 para la eliminación de fluoruro
El método de separación de membrana es separar los iones fluoruro en la solución a través de una membrana semipermeable bajo diferentes diferenciales de presión y fuerzas externas, logrando así la eliminación de fluoruro de las aguas residuales. Tanto la electrodiálisis como la ósmosis inversa pertenecen a los métodos de separación de membranas y se utilizan ampliamente en el campo industrial en la actualidad.
2.2.1 Método de electrodiálisis para la eliminación de fluoruro
La electrodiálisis se utilizó por primera vez para desalinizar agua de mar, utilizando una corriente directa externa para dirigir la migración de cationes y aniones a través de una membrana de intercambio iónico hecha de resina de intercambio iónico. El Uso de electrodiálisis para la eliminación de fluoruro no requiere la adición de medicamentos extraños. No solo tiene un buen efecto de eliminación de fluoruro, sino que también reduce el contenido de sal de las aguas residuales, lo que tiene ventajas incomparables en comparación con otros métodos. Sin embargo, al eliminar el fluoruro del agua potable, este método también elimina otros minerales beneficiosos. Las personas deben estar atentas al fenómeno de polarización que ocurre durante el proceso de eliminación de fluoruro y cambiar constantemente el ánodo y el cátodo para mantener la estabilidad del trabajo de eliminación de fluoruro.
2.2.2 Eliminación de fluoruro por método de ósmosis inversa
La razón por la que el método de ósmosis inversa para la eliminación de fluoruro se llama ósmosis inversa es porque es opuesto a la dirección de la ósmosis natural, Y también utiliza el principio de diferencia de presión osmótica de la solución para interceptar iones de fluoruro a través de la permeabilidad selectiva de la membrana semipermeable, permitiendo que las moléculas de agua pasen. Pertenece a la categoría de filtración física. Este método es fácil de operar, elimina a fondo el fluoruro, no ocupa espacio y también es una de las tecnologías más avanzadas en la actualidad. Sin embargo, las membranas de ósmosis inversa son caras y propensas a la obstrucción y la contaminación, lo que resulta en altos costos de mantenimiento y cargas económicas adicionales para las empresas, lo que dificulta la eliminación sistemática de flúor a escala industrial. En Resumen, el método de separación de membrana tiene las ventajas de un entorno de funcionamiento simple (puede llevarse a cabo bajo temperatura y presión normales), una huella pequeña y un bajo consumo de energía. Sin embargo, los módulos de membrana en sí son caros, tienen una resistencia a los cambios de temperatura y débil pH, y el proceso de separación de membrana es propenso a la contaminación. Por lo tanto, se deben establecer procesos de pretratamiento, lo que conduce a altos costos de operación y mantenimiento y aumenta los costos operativos de las empresas.
2,3 PROCESO DE desfluoración basado en adsorción
El Método de adsorción para la eliminación de fluoruro se refiere al uso de los grupos funcionales del adsorbente en sí para promover el intercambio iónico de iones fluoruro, o confiar en la adsorción física o reacciones químicas para unir iones fluoruro al adsorbente. logrando así el propósito de la eliminación de fluoruro. El adsorbente en sí es renovable, lo que puede restaurar su capacidad de adsorción y lograr el reciclaje. En la actualidad, la mayoría de ellos se utilizan para tratar el agua potable y menos se utilizan para tratar aguas residuales que contienen flúor de alta concentración. Los principales adsorbentes actualmente utilizados incluyen adsorbentes que contienen aluminio (alúmina activada, tamices moleculares, bauxita, sales de polialuminio, etc.); adsorbentes de polímero natural (adsorbentes de quitosano, adsorbentes de fibra funcional, adsorbentes de hierro de té, etc.); Otros adsorbentes (carbón activado, óxido de magnesio activado, zeolita, carbón óseo, etc.). Entre ellos, la alúmina activada es actualmente el adsorbente más comúnmente utilizado. La ventaja del método de adsorción es que las materias primas son fáciles de obtener, el precio es asequible y se pueden obtener materiales de adsorción de excelente rendimiento. Después del tratamiento de desfluoración, la calidad del agua efluente es estable. La desventaja es que para evitar el aumento de costos, las aguas residuales que contienen flúor deben ser pretratadas y la capacidad de adsorción del adsorbente es limitada. La capacidad del adsorbente regenerado también se reducirá en cierta medida, y el proceso de regeneración es engorroso, lo que puede causar contaminación secundaria y otros problemas.
2,4 Método de precipitación para el proceso de eliminación de fluoruro
2.4.1 Método de precipitación química para la eliminación de fluoruro
El método de precipitación química para la eliminación de fluoruro se refiere al proceso de agregar un precipitante a las aguas residuales que contienen flúor, provocando que una reacción química entre los iones fluoruro y el precipitante forme precipitados o complejos que contienen flúor insolubles, seguidos de separación líquido-sólido para lograr el objetivo de eliminación. El método de precipitación química es ampliamente utilizado y adecuado para tratar aguas residuales que contienen flúor de alta concentración. La constante del producto de solubilidad K SP de fluoruro y calcio, CaF2 es solo 2,7 × 10-11, lo que indica que el efecto de eliminación de fluoruro de las sales de calcio es muy bueno. Al mismo tiempo, las sales de calcio son relativamente económicas, por lo que el método de precipitación de sal de calcio es el método más comúnmente utilizado para la eliminación de fluoruro. Cuando las aguas residuales contienen una cierta cantidad de cloruro de sodio, cloruro de potasio y sulfato de sodio, la solubilidad del fluoruro de calcio en el agua aumentará, reduciendo la efectividad de la eliminación de fluoruro. El método de precipitación química tiene un buen efecto de eliminación de fluoruro, operación simple y bajo costo. Sin embargo, se debe prestar atención a la solubilidad del fluoruro de calcio y los problemas de contaminación secundaria.
2.4.2 Eliminación de la fluoración por método de precipitación de coagulación
El método de precipitación de coagulación para la eliminación de fluoruro se refiere a la adición de coagulantes a las aguas residuales que contienen flúor, utilizando coagulantes para quelar el fluoruro para producir precipitación. o usar coagulantes para producir adsorción después de la reacción de hidrólisis para coagular o precipitar fluoruro, y luego eliminarlo de las aguas residuales mediante filtración de sedimentación. Este método es adecuado para el tratamiento a gran escala de aguas residuales que contienen flúor. Los coagulantes inorgánicos de uso común incluyen cloruro de aluminio, sulfato ferroso, cloruro de polialuminio, sulfato de hierro polimérico, etc; El coagulante orgánico de uso común es acrilamida (PAM). El método de sedimentación de la coagulación tiene un proceso simple, operación fácil, ahorro de espacio y baja inversión. Sin embargo, la temperatura de funcionamiento, la acidez, el tiempo de sedimentación, la intensidad de agitación y los iones Cl -, SO2-pueden tener una interferencia significativa con el efecto de desfluoración. Al tratar aguas residuales con alto contenido de fluoruro, puede aumentar la cantidad de aporte de coagulante y aumentar los costos de tratamiento. Por lo tanto, el método de coagulación se usa generalmente para tratar aguas residuales que contienen flúor de baja concentración que no cumplen con el estándar después del tratamiento con sal de calcio.
Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. se encuentra en el hermoso Parque Industrial de Suzhou y es una empresa de alta tecnología dedicada a la investigación y desarrollo de adsorbentes de alto rendimiento, catalizadores y aplicaciones de proceso. Jiangsu Haipu se compromete a proporcionar productos, tecnologías y soluciones generales líderes a nivel internacional para industrias como protección ambiental, regeneración de recursos, nueva energía, química y farmacéutica, alimentos e impresión y teñido.
Jiangsu Haipu Functional Materials Co., Ltd. tiene un nivel tecnológico líder en el tratamiento de materiales de adsorción. El proceso de tratamiento de adsorción de apoyo es eficiente y estable, y ha resuelto múltiples problemas ambientales para muchas empresas nacionales líderes en la industria.
El principio del proceso de adsorción de Haipu es utilizar los materiales de adsorción especiales desarrollados por nuestra empresa para adsorber selectivamente los componentes o sustancias que se eliminarán. Cuando la adsorción está saturada, se usa un agente de desorción específico para desorber el material de adsorción, lo que le permite regenerarse. Este proceso continúa en un bucle.
Cuando se usa el proceso de adsorción de Haipu para tratar las aguas residuales que contienen flúor, las aguas residuales se filtran previamente para eliminar la materia suspendida y particulada, y luego ingresan a la torre de adsorción para su adsorción. El material de adsorción especial lleno en la torre de adsorción adsorbe y enriquece selectivamente el flúor en las aguas residuales, reduciendo la concentración de fluoruro en el agua adsorbida. Después de la saturación de adsorción, El material adsorbente se somete a un tratamiento de desorción para regenerar y reanudar la adsorción, y este proceso se repite continuamente. El flujo del proceso es el siguiente:
Figura 1 Diagrama de flujo de proceso
Después de ser tratado con el proceso de adsorción de Haipu, el contenido de fluoruro en el agua de lavado que contiene flúor de 600t/d de cierta empresa en Shandong se redujo en gran medida, Y no se introdujeron otros iones metálicos o iones de impureza que afecten la reutilización. La tasa de eliminación alcanzó más de 90%.
| Índice | Flúor/ppm |
| Entrada | 28,8 |
| Efluente | 1,33 |
| Tasa de eliminación | 95.30% |
Figura 2 Apariencia de efluentes (izquierda) y agua cruda (derecha)
De la figura y tabla anteriores, se puede ver que el agua filtrada del agua cruda se trata con un adsorbente especial y el efluente es incoloro. El fluoruro en las aguas residuales se elimina casi por completo. El experimento demuestra que el uso de un adsorbente especial para la adsorción puede reducir eficazmente la concentración de fluoruro en las aguas residuales.
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