RO濃水——廢水除氟工藝研究：水資源問(wèn)題日益突出，已成為世界聚焦的問(wèn)題之一。

目前，我國(guó)水資源形勢(shì)十分嚴(yán)峻，由于經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人口的快速增長(zhǎng)，水資源短缺和水體污染問(wèn)題日益加劇，現(xiàn)已成為制約我國(guó)走可持續(xù)發(fā)展道路的主要瓶頸之一。

我國(guó)多數(shù)工業(yè)企業(yè)的用水效率不科學(xué)，導(dǎo)致廢水排放量與日俱增，這進(jìn)一步加深了水資源短缺的困境。

近年，膜技術(shù)在工業(yè)廢水處理中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而物化-生化法協(xié)同雙膜（微濾/超濾-反滲透）法聯(lián)用技術(shù)的普及，為廢水的資源化及其可持續(xù)再利用提供了新途徑。

其中，反滲透法可使約75%的二沉池出水轉(zhuǎn)化為再生水，但仍有約25%反滲透濃水需及時(shí)處理，這是因?yàn)樵撍泻罅侩y降解的溶解性小分子有機(jī)物，如含染料和表面活性劑等中間產(chǎn)物、生物代謝物和濃縮的無(wú)機(jī)鹽等。

與傳統(tǒng)水處理工藝相比較，反滲透水處理技術(shù)是獲得潔凈水有效的途徑之一。同時(shí)，其具有操作方便、占地面積小和經(jīng)濟(jì)高效等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于海水和苦咸水淡化、城市與工業(yè)用水處理、純水與超純水制備、工業(yè)廢水處理、食品加工和航天等各領(lǐng)域。

與此同時(shí)，也造成反滲透濃水的產(chǎn)量隨之增加，各種類(lèi)型的反滲透濃水水質(zhì)錯(cuò)綜復(fù)雜，不僅給環(huán)境領(lǐng)域的研究者帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)，同時(shí)給生態(tài)環(huán)境也帶來(lái)了潛在危害，這些濃水中不僅含有機(jī)污染物，而且也富集了氯離子、硫酸根離子和氟離子。

氟是世界上分布廣泛的元素之一，電負(fù)性強(qiáng)，活性強(qiáng)，與所有元素幾乎都能作用，因此氟大多數(shù)以化合物狀態(tài)存在，不存在單質(zhì)氟。

根據(jù)世界衛(wèi)生組織（WHO）的規(guī)定，飲用水中含氟量不得超過(guò)1.5mg/L，我國(guó)飲用水的含氟量須低于1.0mg/L，飲用低于0.3mg/L的飲用水，兒童會(huì)患齲齒癥，老人會(huì)出現(xiàn)骨骼疏松、易脆的情況。

如果未經(jīng)專(zhuān)業(yè)處理，就將含氟廢水直接排放到大自然中，還會(huì)造成嚴(yán)重的生態(tài)污染，引起地方性的氟超標(biāo)，直接威脅人體生命健康。

氟化工是高污染、高危險(xiǎn)的行業(yè)，而且含氟廢水會(huì)腐蝕設(shè)備，加快設(shè)備折舊率，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978—1996）規(guī)定，工業(yè)廢水中的氟化物二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)需要小于10mg/L，因而，處理好含氟廢水問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，走綠色環(huán)保的路線是對(duì)氟化工行業(yè)提出的挑戰(zhàn)。

1 含氟工業(yè)廢水的來(lái)源

我國(guó)地表水所含氟主要來(lái)自地下水及人類(lèi)生產(chǎn)活動(dòng)，含氟礦物不斷被沖刷、風(fēng)化，在局部水域擴(kuò)散致使氟含量升高；氟化工是我國(guó)化工新材料的重要分支，氟化工材料是冶金、航天、光學(xué)、汽車(chē)等行業(yè)的重要材料，在未來(lái)工業(yè)生產(chǎn)中占有不可替代的戰(zhàn)略地位，而現(xiàn)代工業(yè)中qing氟酸的應(yīng)用、鋼鐵生產(chǎn)、鋁的電解精煉、硫化肥及硫酸的生產(chǎn)、稀土金屬和有色金屬的冶煉、氟化物的再加工等行業(yè)都不可避免地會(huì)產(chǎn)生一定量的含氟廢水。

當(dāng)前，部分地區(qū)含氟廢水排放量不斷增加，同時(shí)其又未能很好地加以處理，致使多地成為高氟地區(qū)，氟中毒現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

因此，針對(duì)含氟廢水處理流程長(zhǎng)、處理成本高、過(guò)濾困難、氟資源難以回收處理等問(wèn)題，尋找高速有效的含氟廢水處理工藝已經(jīng)刻不容緩。

2 含氟工業(yè)廢水除氟工藝

含氟工業(yè)廢水的組分十分復(fù)雜，進(jìn)入水體的氟主要以HF、氟硅酸鹽形式存在，還有其他種類(lèi)繁多的污染物質(zhì)（有機(jī)物、無(wú)機(jī)鹽等），給處理工藝帶來(lái)很大難度，需要通過(guò)一級(jí)處理將 COD 降至75mg/L，再經(jīng)二級(jí)處理使得含氟廢水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)（含氟量小于10mg/L）。

現(xiàn)今對(duì)含氟廢水的除氟工藝已有大量研究，主要有離子交換法、膜分離法（電滲析和反滲透）、吸附法、沉淀法（化學(xué)沉淀和混凝沉淀）。

對(duì)于工業(yè)級(jí)處理工藝，為達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，主要應(yīng)用吸附法和沉淀法，其他方法應(yīng)用較少，但仍有許多研究人員在努力克服除氟效率低、處理費(fèi)用高等問(wèn)題。

2.1 離子交換法除氟工藝

離子交換法除氟的原理在于利用樹(shù)脂中含有的某些陰離子與氟離子進(jìn)行相當(dāng)量的交換，從而吸附捕捉廢水中的氟離子，實(shí)現(xiàn)廢水除氟。

然而，由于樹(shù)脂的生產(chǎn)成本以及再生成本較高，二次污染問(wèn)題難以解決，處理后廢水中又可能出現(xiàn)其他有害離子等問(wèn)題，其工業(yè)化進(jìn)程受到限制。

2.2 膜分離法除氟工藝

膜分離法是使溶液中的氟離子在不同壓差外推力作用下透過(guò)半透膜進(jìn)行篩孔液相分離，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)廢水中氟的去除，電滲析法和反滲透法都屬于膜分離法，也是現(xiàn)今工業(yè)領(lǐng)域較普遍應(yīng)用的方法。

2.2.1 電滲析法除氟

電滲析法用來(lái)淡化海水，利用外加直流電，讓水中的陰陽(yáng)離子通過(guò)由離子交換樹(shù)脂制成的離子交換膜進(jìn)行定向遷移。

采用電滲析法除氟，無(wú)須添加外來(lái)藥品，不僅除氟效果好，還能降低廢水的含鹽量，具有其他方法*的優(yōu)勢(shì)。

但是，該法對(duì)飲用水除氟的同時(shí)也會(huì)去除其他有益的礦物質(zhì)，人們還要警惕除氟過(guò)程中出現(xiàn)的極化現(xiàn)象，不斷變換陰陽(yáng)極以維持除氟工作的穩(wěn)定性。

2.2.2 反滲透法除氟

反滲透法除氟之所以被稱(chēng)為反滲透，是因?yàn)榕c自然滲透的方向相反，也是利用溶液的滲透壓力差原理，借助半透膜的選擇透過(guò)性截留住氟離子而使水分子通過(guò)，屬于物理過(guò)濾的范疇。

該法操作便捷、除氟*、不占空間，也是現(xiàn)如今常用的技術(shù)之一。但是，反滲透膜價(jià)格偏高，易被堵塞污染，導(dǎo)致維護(hù)成本高，給企業(yè)帶來(lái)額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因而難以在工業(yè)規(guī)模上系統(tǒng)除氟。

2.3 吸附法除氟工藝

吸附法除氟是指利用吸附劑本身基團(tuán)促進(jìn)氟離子發(fā)生離子交換，或者依靠物理吸附或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使氟離子依附在吸附劑上，進(jìn)而達(dá)到除氟目的。

吸附劑本身可再生，得以恢復(fù)吸附能力，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。

2.4 沉淀法除氟工藝

2.4.1 化學(xué)沉淀法除氟

化學(xué)沉淀法除氟是指通過(guò)投加沉淀劑到含氟廢水中，使氟離子與沉淀劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成難溶的含氟沉淀或含氟絡(luò)合物后，再進(jìn)行液固分離，從而達(dá)到去除的目的。

2.4.2 混凝沉淀法除氟

混凝沉淀法除氟是指在含氟廢水中加入混凝劑，利用混凝劑絡(luò)合氟化物產(chǎn)生沉淀，或混凝劑發(fā)生水解反應(yīng)后產(chǎn)生吸附作用使氟化物被凝聚或沉淀，再經(jīng)過(guò)沉降過(guò)濾，將其從廢水中去除。

3 海普工藝簡(jiǎn)介

江蘇海普功能材料有限公司位于環(huán)境優(yōu)美的蘇州工業(yè)園區(qū)，是一家專(zhuān)注于高性能吸附劑、催化劑及工藝應(yīng)用研發(fā)的高新技術(shù)企業(yè)。江蘇海普致力于為環(huán)境保護(hù)、資源再生、新能源、化工醫(yī)藥、食品、印染等行業(yè)提供高效實(shí)用的產(chǎn)品、技術(shù)及整體解決方案。

采用海普的吸附工藝處理含氟廢水時(shí)，將廢水預(yù)先過(guò)濾去除其中的懸浮和顆粒物質(zhì)，然后進(jìn)入吸附塔吸附，吸附塔中填充的特種吸附材料對(duì)廢水中的氟進(jìn)行選擇性吸附并富集到吸附材料中，吸附出水氟濃度降低。吸附飽和后，對(duì)吸附材料進(jìn)行脫附處理，使吸附材料得以再生并重新繼續(xù)吸附，如此不斷循環(huán)進(jìn)行。工藝流程如下：