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氢氧化铝沉淀法在高氟废水去除氟的应用
含氟废水是工业生产中常见的废水之一，处理前需要进行处理。目前较为常见的含氟废水处理工艺包括氢氧化钙沉淀法、氧化铝吸附法和树脂吸附法。虽然氢氧化钙沉淀法工艺简单、成本低廉，但其氟去除率不高，难以达到排放标准。而氧化铝吸附法和树脂吸附法的成本相对较高，且只适用于低浓度含氟废水处理。试验研究了采用氢氧化铝沉淀法处理废水的方法，通过将氢氧化铝与氟离子反应生成六氟铝酸钠沉淀，将废水中的氟浓度降低，实现废水除氟的目的。这种方法为工业含氟废水整治提供了一种可行的选择方案。
1、试验部分
1.1试验原材料及试剂
试验试剂：硫酸、碳酸钠、氟化钠、十八水合硫酸铝，均为分析纯。
氢氧化铝的制备：用硫酸铝配制浓度为0.5mol／L的溶液，在85℃下用碳酸钠调整pH为4.0～4.5使铝形成沉淀，过滤后用纯水多次洗涤，并在105℃下烘干5h。
含氟废水的配制：称取肯定质量氟化钠，用纯水溶解，配制成氟质量浓度2.0g／L模拟废水。
1.2试验方法及原理
取500mL含氟模拟废水于1000mL烧杯中，加入适量氢氧化铝，在HH—1数显恒温水浴锅中加热并搅拌，反应后过滤，测定滤液中氟质量浓度，计算氟去除率。
用氟离子选择性电极测定除氟前、后废水中氟质量浓度，用pHS—25型pH计测定废水pH，用X射线光谱仪（XRD）分析除氟前、后氢氧化铝物相，用扫描电子显微镜（SEM）分析氢氧化铝除氟前、后形貌。
氢氧化铝与废水中氟离子反应生成六氟铝酸钠沉淀，反应式为

2、试验结果与讨论
2.1废水pH对氟去除率的影响
试验条件：氢氧化铝用量2.5g，废水体积500mL，废水中氟初始质量浓度2.0g／L，废水pH用硫酸、碳酸钠溶液调整，反应温度25℃，搅拌速度600r／min，反应时间60min。废水pH对氟去除率的影响试验结果如图1所示。

由图1看出，废水pH对氟去除率的影响显著，随废水pH增大，氟去除首先提高后降低。氢氧化铝与氟离子反应生成六氟铝酸钠沉淀，而六氟铝酸钠在酸性或碱性条件下都不稳定，简单分解，所以，用氢氧化铝除氟时废水pH宜掌控在6.0～7.0。此条件下，氟去除率在98％以上，除氟效果较好。
2.2反应时间对氟去除率的影响
试验条件：氢氧化铝用量2.5g，废水体积500mL，废水中氟初始质量浓度2.0g／L，废水pH＝6.5，反应温度25℃，搅拌速度600r／min。反应时间对氟去除率的影响试验结果如图2所示。

由图2看出：氟去除率随反应时间延长而提高；反应60min后趋于稳定，达99.3％。综合考虑，确定氢氧化铝除氟适合反应时间为60min。
2.3反应温度对氟去除率的影响
试验条件：氢氧化铝用量2.5g，废水体积500mL，废水中氟初始质量浓度2.0g／L，废水pH＝6.5，搅拌速度600r／min，反应时间60min。反应温度对氟去除率的影响试验结果如图3所示。

由图3看出：氟去除率随反应温度上升略有提高；温度在25℃以上时，氟去除率都在99％以上。综合考虑，反应温度以25℃为宜。
2.4氢氧化铝用量对氟去除率的影响
试验条件：废水体积500mL，废水中氟初始质量浓度2.0g／L，废水pH＝6.5，搅拌速度600r／min，反应时间60min。氢氧化铝用量对氟去除率的影响试验结果如图4所示。

由图4看出：随氢氧化铝用量增大，氟去除首先提高后趋于稳定；当氢氧化铝用量在2.5g以上时，氟去除率在99％以上。氢氧化铝除氟时与氟发生化学反应生成了六氟铝酸钠，当用量不足时反应不完全，氟去除率较低。综合考虑，确定氢氧化铝的适合用量为2.5g。
2.5搅拌速度对氟去除率的影响
试验条件：氢氧化铝用量2.5g，废水体积500mL，废水pH＝6.5，废水中氟初始质量浓度2.0g／L，反应时间60min。搅拌速度对氟去除率的影响试验结果如图5所示。

由图5看出，随搅拌速度增大，氟去除率提高。氢氧化铝除氟发生化学反应，搅拌速度较小时，传质速度较慢，反应速率较低，氟去除率不高；增大搅拌速度后，传质速度加快，氟去除率快速提高；但搅拌速度增大至600r／min后，氟去除率趋于稳定变化不大。综合考虑，确定适合搅拌速度为600r／min。
2.6氢氧化铝除氟前、后的表征
2.6.1XRD表征
除氟前、后的氢氧化铝的XRD图谱如图6所示。可以看出，反应60min后，氢氧化铝表面有明显的Na3AlF6生成。这表明氢氧化铝除氟原理重要是与氟反应生成Na3AlF6，进而将废水中的氟去除。

2.6.2SEM表征
除氟前、后的氢氧化铝的SEM照片如图7所示。可以看出：除氟前的氢氧化铝表面较为光滑、致密；而除氟后表面变得疏松，有立方形貌的冰晶石六氟