含氟废水处理

1. 1消石灰
　　石灰来源广泛，价格便宜。作为主要的絮凝剂，在除氟过程中主要起沉淀和调节pH值的作用。含氟废水主要含有氟化氢和氟化钙盐。氟化氢（HF）是一种腐蚀性很强的酸。传统的处理方法是采用消石灰（Ca（OH）2）进行中和反应，生成难溶的氟化钙（CaF2），以固液分离手段从废水中去除。反应式为：
　　 2F- + Ca2+ CaF2↓ （1）
　　在25OC时，CaF2在水中的饱和溶解度为16.5mg/L，其中F-离子占8.03mg/L。暂不考虑处理后出水带出的CaF2固形物，处理后出水中溶解性CaF2仅能达到现以作废的1973年国家废水排放标准，无法达到现行的1988年国家废水排放标准。因为1988年的标准要比CaF2的饱和溶解度低的多。这也就是说简单地用Ca（OH）2去中和含氟废水，结果无法达到现行国家废水排放标准。
可以看出，无法达到国家排放标准的根本问题是CaF2在一般温度下饱和溶解度过高。以改变温度的方法改变CaF2的饱和溶解度，能量消耗太高，在工程中几乎无法实现，更换中和剂，价格昂贵，来源困难，也不可行。所以，在工程中比较实际的方法是，仍以Ca（OH）2作为中和剂，应用同离子效应理论，控制处理后出水中CaF2的饱和溶解度，使出水水质符合国家有关排放标准。

2. Ca（OH）2和HCl投加量的计算推导
　　首先，应根据含氟废水排放标准和工程特点确定含氟废水处理后的水质。
　　用处理后的出水中带出的氟化物总量减去氟化物固形物，即可确定出水中的溶解性氟化物含量，也就是在同离子效应下氟化物的饱和溶解度。
　　然后，根据CaF2的溶度积常数和处理后水中F-的浓度求出Ca2+的浓度，再加上生成CaF2的固性物所需的那部分Ca2+，即可求出处理过程中所需Ca（OH）2总投加量。由于Ca（OH）2不仅中和HF，还要与HCl反应生成CaCl2来降低CaF2的饱和溶解度。因此HCl的投加量可根据与HCl反应的那部分Ca（OH）2量求出。
　　已知处理后出水的溶解性CaF2的浓度，就可以换算成出水中的F-的浓度。查出CaF2的溶度积常数Sp，应用（2）式可求Ca2+的浓度。把（2）式中的Ca2+的浓度解出来，便得到了溶解性CaF2和CaCl2所需要的Ca（OH）2量。
　　 （3）
　　再通过进水的F-的浓度，求出生成CaF2固性物所需要的Ca2+。这两部分的Ca2+之和就是在废水处理过程中Ca（OH）2的理论总投加量。
　　反应中为生成CaCl2投加量的HCl量是根据与其反应的Ca（OH）2.求得。用处理后出水中的CaF2的总浓度减去水中溶解性CaF2浓度，即可求出这部分Ca（OH）2的量。CaCl2是AB2型分子，两分子HCl与一个Ca（OH）2生成一个CaCl2。所以HCl的摩尔浓度是与其反应的Ca（OH）2的摩尔浓度的两倍。
　　[HCl] = 2( [Ca(OH)2] + [CaF2] ) (mol)
　　式中：[HCl] ------ 处理过程中HCl投加量，摩尔（mol）。
　　[Ca(OH)2]------ 用（3）式求出的Ca（OH）2的用量，摩尔（mol）。
　　[CaF2] ------ 出水中溶解性CaF2的浓度，即同离子效应下CaF2的饱和溶解度，摩尔（mol）。
　　上面就是处理含氟废水时Ca（OH）2和HCl投加量计算。在实际工程设计计算中，可运用以上各式，并应考滤固液分离后水中CaF2固性物带出量，商品消石灰和盐酸的纯度及反应不均匀等因素进行计算。

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