El fluoruro, como oligoelemento esencial en el cuerpo humano, no solo puede prevenir la caries dental sino también promover el metabolismo óseo. Sin embargo, la ingesta excesiva de fluoruro también es perjudicial para la salud humana. La ingesta excesiva a largo plazo de fluoruro puede conducir a la fluorosis dental; Debido a las propiedades del fluoruro, también puede alterar la densidad ósea del cuerpo humano, y en casos severos, conducir a la fluorosis. La Organización Mundial DE LA Salud enumera el flúor como el tercer contaminante más grande absorbido por el cuerpo humano que causa enfermedades importantes, después del arsénico y el nitrato.
Como una de las principales fuentes de agua potable, el contenido de fluoruro en el agua subterránea determina el estado de salud de las personas. La contaminación del flúor en las aguas subterráneas es causada principalmente por dos factores: natural y antropogénico. La contaminación natural se refiere a la disolución de minerales que contienen flúor como La fluorapatita y la mica a través de la lluvia, lo que hace que el flúor se infiltre continuamente en el suelo, lo que resulta en un aumento en el contenido de fluoruro en las aguas subterráneas. La contaminación humana se refiere a la descarga de aguas residuales que contienen flúor durante la producción industrial, incluido el vidrio, la galvanoplastia, el procesamiento de semiconductores, la fabricación de aluminio, etc., que ingresa al entorno ecológico y se filtra en el suelo. Los iones de flúor continúan acumulándose, lo que lleva a la contaminación de las aguas subterráneas. El contenido de fluoruro en las aguas residuales descargadas de la industria de fabricación de vidrio puede alcanzar 194-1980mg/L, Y el contenido de fluoruro en las aguas residuales descargadas de las plantas de fertilizantes de fosfato puede llegar a 1500mg/L. Además, los fertilizantes y pesticidas utilizados en la producción agrícola contienen una gran cantidad de fluoruro, que puede fluir al suelo con agua de lluvia y contaminar las aguas subterráneas después del enriquecimiento. La contaminación por fluoruro en las aguas subterráneas se ha convertido en un problema de contaminación ambiental global. Para proteger el entorno de vida humano, reducir la incidencia de fluorosis endémica y controlar el contenido de fluoruro en el agua potable, es de suma importancia.
Académicos nacionales y extranjeros han realizado una extensa investigación sobre el tratamiento de aguas residuales que contienen flúor, utilizando métodos de uso común como precipitación, intercambio iónico, electroquímica y separación de membranas.
(1) El método de precipitación química es el método más utilizado para tratar aguas residuales que contienen flúor [12]. Principalmente implica agregar un precipitante a las aguas residuales para convertir los iones fluoruro en precipitados insolubles o formar coprecipitados a través de la formación de complejos. El propósito de eliminar los iones fluoruro se logra mediante la separación sólido-líquido, como la precipitación de sal de calcio. El método más comúnmente utilizado para la F-CaF2 de Ca2 es agregar sales de calcio como la cal y la escoria de carburo como precipitantes para producir un precipitado de fluoruro de calcio haciendo reaccionar iones de fluoruro con iones de calcio. El CaF2 generado por esta reacción es un precipitado coloidal que se asienta lentamente, lo que resulta en un largo tiempo necesario para que la reacción alcance el equilibrio, una profundidad de tratamiento limitada, e incapacidad para reducir el contenido de fluoruro en el efluente por debajo de 1,5 mg/L. Además, El pH del efluente después de la reacción de precipitación es alcalino, requiriendo neutralización ácida adicional antes de la descarga. La gran cantidad de lodo generado por la reacción también aumenta la dificultad del tratamiento posterior.
(2) Método de sedimentación de coagulación
El método de precipitación de coagulación se refiere a la adición de sustancias con capacidad de coagulación o reacción química con iones fluoruro, como sales de aluminio, sales de hierro y otros coagulantes, a agua que contiene flúor de alta concentración. El principio es que los coagulantes forman una gran cantidad de partículas coloidales cargadas positivamente en el agua, que adsorben iones fluoruro cargados negativamente en el agua. Este método tiene las ventajas de alta eficiencia, operación simple y bajo consumo de energía, pero ocupa un área grande y la incertidumbre de la dosis puede conducir fácilmente a la contaminación secundaria del cuerpo de agua. [Al/Fe](OH)3 F-[Al/Fe](OH)2F OH-
(3) La eliminación de fluoruro electroquímico se puede dividir en dos categorías: electrocoagulación y electrodiálisis. La electrocoagulación es un método electrolítico en el que un electrodo de aluminio o hierro sirve como ánodo. Bajo la acción de un campo eléctrico de corriente continua en la superficie, se hidroliza en diferentes formas de hidróxidos con propiedades de coagulación, adsorbiendo iones fluoruro y complejos de fluoruro en el agua para eliminar los iones fluoruro. El hidróxido producido por el método de electrocoagulación tiene una alta actividad y la capacidad de eliminar iones fluoruro. AlAl3 3eAl3 6H2O [Al (H2O) 6] Al3 (reacción catódica) 2H 2eH2 (reacción anódica) la electrodiálisis utiliza la diferencia de potencial como fuerza impulsora para hacer que los iones y cationes de fluoruro fluyan a través de la membrana de intercambio selectivo de iones al ánodo y al cátodo, respectivamente, eliminando así los iones fluoruro. Este método no requiere la adición de agentes químicos y resuelve los problemas de eliminación de fluoruro y sal simultáneamente. Sin embargo, debido al hecho de que el sistema de tratamiento consta de múltiples partes, la inversión es grande, la gestión es compleja y el consumo de energía es alto, lo que limita la aplicación generalizada de este método.
(4) Método de separación de membrana La Membrana de nanofiltración de separación es una tecnología de membranas que surgió en la década de 1990, llamada así por el tamaño de poro a nanoescala de la membrana. La nanofiltración es un nuevo proceso de separación de membrana impulsado por presión, que cae entre la ósmosis inversa y La ultrafiltración. Este método es particularmente adecuado para separar compuestos orgánicos de moléculas pequeñas y puede llenar el vacío dejado por la ultrafiltración y la ósmosis inversa. Puede interceptar pequeñas moléculas orgánicas y permitir que pase la sal, lo que requiere una presión externa mucho más baja que las membranas de ósmosis inversa. Aunque las membranas de nanofiltración requieren una presión externa baja y una contaminación mínima de la membrana, el costo de inversión inicial es alto. Además, todavía se produce una cierta cantidad de agua concentrada, lo que requiere un tratamiento posterior y dificulta su mayor promoción y aplicación. El contenido real de fluoruro en las aguas residuales que contienen fluoruro generalmente está al nivel de varios μ g/L a varios mg/L, en los que puede haber una cantidad indefinida de aniones coexistiendo, como Cl, NO3-, SO42-, etc. Métodos de precipitación convencionales, métodos electroquímicos, métodos de separación de membrana, Etc. son difíciles de satisfacer las necesidades reales de tratamiento de las aguas residuales.
Las empresas que producen aguas residuales que contienen flúor requieren un método eficiente, simple y rentable. El efecto de adsorción está directamente relacionado con las características del adsorbente. Los adsorbentes convencionales tienen inconvenientes como baja capacidad de adsorción y corta vida útil. Los académicos nacionales y extranjeros se han comprometido con el desarrollo de adsorbentes de desfluoración nuevos, eficientes e industrializables durante muchos años. Las necesidades de las empresas de producción de residuos para el tratamiento de aguas residuales que contienen flúor incluyen los siguientes tres puntos: (1) eliminación eficiente y estable de fluoruro de las aguas residuales, y el efluente tratado puede cumplir con los estándares de descarga; (2) bajo costo de inversión, bajo costo de operación y mantenimiento de equipos convenientes; (3) Tecnología avanzada y confiable, sin contaminación secundaria.
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 se repite continuamente. El Diagrama de proceso convencional para tratar aguas residuales mediante el método de adsorción se muestra en la Figura 4-1.
Figura 4-1 Diagrama de proceso convencional para el tratamiento de adsorción de aguas residuales
Cuando se usa el proceso de adsorción de Haipu para tratar las aguas residuales de piridina, las aguas residuales se filtran previamente para eliminar la materia suspendida y en partículas, y luego entran en la torre de adsorción para la adsorción. El material de adsorción especial lleno en la torre de adsorción puede adsorber iones de fluoruro en las aguas residuales en la superficie del material. Después de la saturación de adsorción, los iones fluoruro en el material adsorbente se eliminan primero usando una solución de hidróxido de sodio, y los iones fluoruro se transfieren a la solución de desorción. Luego, se usa una pequeña cantidad de agua blanda para lavar la solución alcalina que queda en la superficie del material adsorbente. Se añade cloruro de calcio a la solución de desorción y a la solución de lavado con agua para transferir los iones fluoruro al precipitado. El Efluente de Adsorción es agua residual para eliminar los iones de fluoruro, que se pueden descargar directamente en la planta de tratamiento de aguas residuales. El flujo del proceso de tratamiento de adsorción de aguas residuales que contienen flúor se muestra en la Figura 4-2.
Figura 4-2 Flúor que contiene Flujo de proceso de tratamiento de aguas residuales
Teniendo en cuenta la fluctuación de los iones de fluoruro en las aguas residuales y la continuidad de la operación del dispositivo, para garantizar un efecto de tratamiento estable, el esquema de adsorción industrial requiere la instalación de tres torres de adsorción, dos en serie y uno para desorción, es decir, dos en serie para adsorción y uno en rotación para desorción. Cada vez que la torre frontal sufre desorción, La Torre desorbada se conecta en serie con la etapa de adsorción. Antes de la desorción, las tres torres se cambian a través de válvulas de tubería para lograr diferentes estados de operación, lo que permite que cada torre circule secuencialmente entre los procesos de desorción, Torre frontal y torre trasera. El proceso ilustrado se muestra en la Figura 4-3, donde cada torre de adsorción gira sus funciones en el orden de las flechas durante diferentes períodos de funcionamiento.
Figura 4-3 Diagrama esquemático del proceso de operación de la adsorción en serie (2 adsorción y 1 desorción)
El uso de tecnología de adsorción para tratar las aguas residuales que contienen flúor puede eliminar eficazmente los iones de fluoruro de las aguas residuales. Los datos de tratamiento específicos se muestran en las Tablas 5-1 a 5-2.
Una empresa minera en Shandong produce agua subterránea con un contenido de fluoruro de aproximadamente 1,4 mg/L durante el proceso de extracción de mineral. La empresa requiere que el contenido de fluoruro en las aguas residuales tratadas sea inferior a 0,5 mg/L. Los resultados del tratamiento experimental muestran que el uso de tratamiento de adsorción puede estabilizar la tasa de eliminación de iones fluoruro en las aguas residuales a más de 92%, y el contenido de fluoruro en el efluente se puede controlar por debajo de 0,5 mg/L. Al tiempo que garantiza el cumplimiento de los requisitos del cliente, queda un cierto margen de seguridad, lo que puede evitar efectivamente que las fluctuaciones de la calidad del agua en las aguas residuales entrantes provoquen efluentes deficientes.
Tabla 5-1 Datos sobre la eliminación de fluoruro de aguas residuales
| Contenido de fluoruro de agua cruda mg/L | Contenido de fluoruro de agua tratada mg/L | Tasa de eliminación % |
| 1,4 | 0,04 | 97,14 |
| 1,4 | 0,10 | 92,86 |
| 1,4 | 0,08 | 94,28 |
Una determinada empresa en Zhejiang produce aguas residuales con un contenido de fluoruro de aproximadamente 300mg/L, y requiere que el contenido de fluoruro en las aguas residuales tratadas sea inferior a 10,0 mg/L. El experimento utilizó un método de adsorción para el tratamiento, y la tasa de eliminación de iones fluoruro en las aguas residuales se mantuvo estable en más de 96%. El contenido de fluoruro en el efluente fue inferior a 10,0 mg/l.
Tabla 5-2 Datos sobre la eliminación de fluoruro de aguas residuales
| Contenido de fluoruro de agua cruda mg/L | Contenido de fluoruro de agua tratada mg/L | Tasa de eliminación % |
| 300 | 9,10 | 96,97 |
| 300 | 9,50 | 96,83 |
| 300 | 9,40 | 96,87 |
Las ventajas del método de adsorción son las siguientes:
(1) Elimine eficientemente el fluoruro de las aguas residuales con alta eficiencia de eliminación, controle estrictamente la concentración de fluoruro en las aguas residuales tratadas y mantenga el contenido de fluoruro por debajo de 0,5 mg/L;
(2) Realice experimentos sobre muestras de aguas residuales generadas en el sitio de la empresa, basadas en tecnología, y diseñe procesos de adsorción basados en experimentos. El grado de coincidencia entre las aguas residuales y los procesos es 100%;
(3) El equipo ocupa menos tierra, tiene una estructura compacta y requiere menos inversión en Ingeniería Civil y equipo; El agente de desorción se aplica varias veces y se concentra paso a paso, lo que resulta en una alta utilización de medicamentos y bajos costos operativos;
(4) se puede implementar en forma de componente del módulo, ajustado de manera flexible según la capacidad de producción y fácil de instalar;
(5) Tecnología avanzada y madura, sin contaminación secundaria, fuerte soporte técnico y rica experiencia en aplicaciones de ingeniería.
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