很多工業(yè)生產(chǎn)中都會(huì )產(chǎn)生含氟廢水，如傳統工業(yè)中的有色金屬和稀有金屬的冶煉、不銹鋼酸洗、農藥、鋁電解精煉等，以及現代化工中的有機化學(xué)合成、電子工業(yè)、原子能工業(yè)等。氟是人體必需的微量元素之一，適量的氟對人體健康有益，人體內氟含量過(guò)少或過(guò)多都會(huì )對健康造成危害。成人每日需氟量為1.0～1.5mg，人們日常的飲用水中的含氟量不得超過(guò)0.6mg/L，如果飲用水中的氟超過(guò)1.5mg/L，那么就屬于高氟水，人們長(cháng)期飲用高氟水會(huì )給身體造成很大的傷害，導致氟斑牙、氟骨病等，此外長(cháng)期飲用高氟水還可能會(huì )引發(fā)某些腫瘤。高氟水主要是由工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的含氟廢水違規排放造成的，因此妥善地對工業(yè)廢水中的氟進(jìn)行處理，對于保護環(huán)境，保證人體健康具有非常重要的意義。根據《污水綜合排放標準》，一級標準要求氟化物排放濃度小于10mg/L。我國高濃度含氟廢水亂排放的問(wèn)題還沒(méi)有完全解決，很多企業(yè)沒(méi)有配備相應的設備來(lái)對含氟廢水進(jìn)行無(wú)害化處理，導致其排放的廢水中氟化物濃度很高，對環(huán)境和人類(lèi)身體健康造成了很大的威脅�；诖�，本文對含氟廢水的處理方法進(jìn)行了探討。從當前含氟廢水的處理方法來(lái)看，應用最為廣泛的有沉淀法和吸附法兩類(lèi)，本文主要對二者進(jìn)行探討。
1、沉淀法
1.1 化學(xué)沉淀法
化學(xué)沉淀法處理含氟廢水的原理是，通過(guò)在含氟廢水中加入一些能夠和廢水中氟離子產(chǎn)生化學(xué)反應，并且能夠產(chǎn)生難溶于水的沉淀物質(zhì)，將氟從水中分離�；瘜W(xué)沉淀法常用的沉淀劑包括石灰、電石渣、氯化鈣三種。
1.1.1 石灰沉淀法
石灰沉淀法是處理高濃度含氟廢水的重要方法，石灰石溶解后產(chǎn)生的鈣離子可以和水中的氟離子反應，生成難溶于水的氟化鈣，從而除去水中的氟。在實(shí)際應用過(guò)程中，由于反應所生成的氟化鈣會(huì )阻礙反應的一步進(jìn)行，因此需要加量投放石灰。在pH為6.5～7.0的條件下，沉淀反應時(shí)間約1h，投加量為理論值的2.5倍以上是最佳的除氟工況。
1.1.2 電石渣沉淀法
通過(guò)電石法生產(chǎn)聚乙烯時(shí)會(huì )產(chǎn)生廢渣，這些廢渣是電石和水反應生成的，不僅價(jià)格低廉而且易得，正是由于這一特點(diǎn)，電石渣沉淀法在含氟水實(shí)際處理中有比較多的應用。電石渣的主要成分是Ca(OH)2，所以其除氟的原理和石灰沉淀法類(lèi)似，但是具有更好的效果，所需投加的量也更少，沉渣更易于脫水和沉淀。
1.1.3 氯化鈣法
氯化鈣法原理和石灰沉淀法類(lèi)似，不過(guò)氯化鈣溶解度高，可以以溶液狀態(tài)投加到廢水中，能夠和水中的氟離子更充分地反應。其具有固體渣量少、加藥粉塵少、操作簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)在于價(jià)格較氫氧化鈣貴，在處理高濃度含氟廢水時(shí)成本較高。另外，由于大多數含氟廢水為酸性，在使用氯化鈣處理后，需要加堿中和，增加了廢水處理的成本。
1.2 混凝沉淀法
混凝沉淀法是一種通過(guò)在含氟廢水中加入具有凝聚能力或者是能夠和氟化物產(chǎn)生沉淀的物質(zhì)，使廢水中的氟與其生成大量的膠體和難溶物質(zhì)，然后通過(guò)沉淀、泥水分離的方式來(lái)去除水體中氟化物的方法�；炷恋矸ㄏ噍^于化學(xué)沉淀法，不僅所需要投入的藥劑量比較少，而且處理量更大，經(jīng)過(guò)一次處理后，氟化物濃度就可以低于10mg/L。而缺點(diǎn)在于，在處理高濃度的含氟廢水時(shí)，由于需要應用大量的混凝劑，成本比較高，因此通常將化學(xué)沉淀法和混凝沉淀法兩種方法混合使用，先通過(guò)化學(xué)沉淀的方式降低廢水中氟的濃度，然后加入混凝劑沉降吸附，使廢水達到排放標準。
1.2.1 無(wú)機混凝劑
無(wú)機混凝劑主要包括鋁鹽和鐵鹽兩種，這兩種鹽水解后產(chǎn)生的氫氧化物礬化能夠起到吸附氟離子的作用。另外，Al3+、Fe3+越能夠和氟離子發(fā)生絡(luò )合反應，從而達到去除氟離子的作用。
鋁鹽混凝沉淀法主要采用硫酸鋁、聚合硫酸鋁和聚合氯化鋁等鋁鹽，將其加入含氟廢水中能夠有效去除其中的氟化物，該方法具有良好的除氟效果，需要投入的藥劑量比較少，成本比較低，處理過(guò)的廢水氟化物濃度低于10mg/L。
鐵鹽混凝沉淀法主要應用硫酸亞鐵、聚合硫酸鐵和氯化鐵等藥劑。尤其是聚合硫酸鐵，具有很好的除氟效果，相關(guān)試驗表明，其可以去除廢水中96%以上的氟離子，并且對其進(jìn)行改性處理還能夠進(jìn)一步提高其除氟效率，縮短反應時(shí)間。另外，鐵鹽混凝劑通常是和Ca(OH)2一起應用的，這樣能夠有效提高除氟效率，但是處理過(guò)的水需要調節pH，使其達到中性后才可排放，因此工藝相對復雜。
1.2.2 有機混凝劑
聚丙烯酰胺(PAM)是一種水溶性的高分子聚合物，其具有非常好的絮凝性，用于水處理的PAM主要有3種類(lèi)型，分別是非離子、陰離子和陽(yáng)離子，根據廢水的pH不同來(lái)選擇適當的PAM藥劑類(lèi)型。PAM并不能夠直接除氟，但是其能夠起到吸附架橋的作用，加速絮凝體的形成，從而提高沉降的效果和速度，在實(shí)際應用中加入很少的PAM就可以達到效果，因此不會(huì )造成二次污染。除了PAM外，殼聚糖和丙烯酰胺改性殼聚糖、木質(zhì)素等也有非常好的除氟效果
2、吸附法
吸附法是利用多孔性的固體吸附劑，以分子引力或者化學(xué)鍵力將氟離子吸附到其表面，然后通過(guò)加入適當溶劑、加熱等方式進(jìn)行解吸，從而實(shí)現分離和富集。吸附劑主要包括人工合成和天然吸附劑兩類(lèi)。
2.1 人工合成吸附劑
人工合成吸附劑主要包括活性氧化鋁、活性氧化鎂、離子交換樹(shù)脂和活性炭等幾種。
2.1.1 活性氧化鋁
這是一種白色的顆粒狀多孔吸附劑，具有比表面積大的特點(diǎn)，應用其進(jìn)行廢水除氟具有價(jià)格比較低廉、效果好以及操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。由于氧化鋁是兩性物質(zhì)，其等電點(diǎn)約為9.5，因此在水的pH小于9.5時(shí)起能夠吸附陰離子，如果水的pH大于9.5，其則會(huì )吸附陽(yáng)離子，因此其在酸性溶液中會(huì )吸附陰離子，對氟離子有著(zhù)較強的選擇性。
2.1.2 活性氧化鎂
活性氧化鎂可以通過(guò)煅燒Mg(CO53)(OH)42·4H2O來(lái)制備，在pH=5～8的條件下具有良好的除氟效果�；钚匝趸V的吸附容量可以達到14mg/g，經(jīng)過(guò)解吸處理后，其容量也能夠達到6mg/g左右。另外，應用氧化鎂和殼聚糖，經(jīng)過(guò)混合灼燒后能夠制備出氧化鎂/殼聚糖這種復合材料，這樣能夠極大地提高吸附容量，除氟效果和成本也低于單純的活性氧化鎂法，但是缺點(diǎn)在于處理周期比較長(cháng)，再生也更為困難。
2.1.3 活性炭
活性炭是以炭為原料，通過(guò)高溫炭化和活化制備而成的，其具有大量的微孔，比表面積大。對活性炭進(jìn)行改性，可以提高其除氟能力，例如，通過(guò)0.5mol/L的AlCl3對活性炭進(jìn)行改性后，其可以達到96%的除氟效率，能夠將水中的氟離子含量降低到國家飲用水標準以下。此外，載鑭改性活性炭也能夠顯著(zhù)提高活性炭的除氟能力，在pH=4～7的條件下，能夠獲得比較好的除氟效果，在pH為4時(shí)具有最高的除氟效率，能夠達到96.6%�；钚蕴砍哂形綍r(shí)間短、成本低、效率高、再生容易以及不影響水質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)在于受pH的影響比較大。
2.1.4 離子交換樹(shù)脂
離子交換樹(shù)脂是一種帶有離子交換活性官能團，具有網(wǎng)狀結構的不溶性高分子化合物，通過(guò)對其進(jìn)行改性，使其負載金屬離子，能夠提高樹(shù)脂的吸附能力。例如，通過(guò)硫酸鋁溶液來(lái)對強酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂進(jìn)行改性，能夠使其具有良好的除氟效果，處理后的水能夠達到國家飲用水的衛生標準。另外，Fe(Ⅲ)樹(shù)脂也是一種具有良好吸氟能力的吸附劑，在常溫條件下，其靜態(tài)飽和吸附量約為原沸石的86倍。除了Al3+、Fe3+之外，LA3+、Zr4+等離子也能夠對樹(shù)脂進(jìn)行改性，提升其處理氟的能力�？偟膩�(lái)說(shuō)，應用離子交換樹(shù)脂除氟具有處理能力大、可再生能力強、吸附容量大以及經(jīng)濟性好等優(yōu)點(diǎn)，但是缺點(diǎn)在于，離子交換樹(shù)脂需要的儲存條件比較嚴格，一次性投入較大。
2.2 天然吸附劑的改性
2.2.1 改性沸石
沸石其實(shí)是沸石族礦物的總稱(chēng)，其本質(zhì)是一種含水的堿金屬或者堿土金屬的鋁硅酸礦物。對沸石進(jìn)行改性，能夠有效提升其吸附容量，當前沸石改性的主要方法是讓沸石中原有的Ca2+和Na+等離子和Al3+、La3+進(jìn)行離子交換。應用改性沸石來(lái)進(jìn)行含氟廢水的處理，不僅具有成本低和可再生等優(yōu)點(diǎn)，還能夠降低原水的總硬度和色度，缺點(diǎn)在于其吸附效果一般。
2.2.2 改性膨潤土
膨潤土是一種含有硅酸鹽結構的物質(zhì)，蒙脫石是其最為主要的成分，蒙脫石的結構是一種八面體構成的層狀結構，這使其具有良好的膨脹性、吸附性和離子交換性。利用這些性質(zhì)，人們能夠將一些金屬陽(yáng)離子引入蒙脫石結構中對其進(jìn)行改性，使膨潤土的間層或表面形成多孔材料。相關(guān)研究表明，改性膨潤土具有良好的除氟性能，而且價(jià)格比較低，材料來(lái)源廣泛，缺點(diǎn)在于其吸附效果一般。
2.2.3 改性硅藻土
硅藻土最主要的成分是無(wú)定型SiO2，此外還有少量的Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、P2O5等，另外包含有機質(zhì)等雜質(zhì)。硅藻土通常以蛋白石的成分存在，還有一些細砂和黏土之類(lèi)的沉積物。硅藻土的特點(diǎn)在于，其具有微孔結構，孔隙率高，有較大的比較面積和吸附能力。對硅藻土進(jìn)行改性，能夠進(jìn)一步增加其比表面積，降低堆積密度，使堿金屬或堿土金屬結合到硅藻土的表面上，能夠更高效地吸附氟離子，提高氟的去除率。改性硅藻土是一種良好的廢水除氟凈化劑，其在處理污水時(shí)效果非常穩定，二次污染比較有限，具有良好的回收再利用能力，并且價(jià)格較低，這使其在實(shí)際的廢水除氟中有著(zhù)比較多的應用。
3、結論
目前，沉淀法和吸附法是最主要的含氟廢水處理方法。其中，沉淀法又可以分為化學(xué)沉淀法和混凝沉淀法，化學(xué)沉淀法被廣泛應用于工業(yè)廢水處理上，具有方法簡(jiǎn)單、成本低、效果好的優(yōu)點(diǎn);而混凝沉淀法則主要應用于低濃度含氟廢水的處理中，具有所需加入的藥劑量少、處理量大的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)一次處理后就可以達到排放標準。因此，通常先用化學(xué)沉淀法降低高氟廢水中氟的濃度，然后通過(guò)混凝沉淀法再次處理，使其達到排放標準。而吸附法適用于進(jìn)水量較小、低濃度的含氟廢水的深度處理。(來(lái)源：合肥鑫晟光電科技有限公司)
