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近年来,炼铝、石油、电镀和有机氟高级润滑油制造等氟的生产、利用以及加工业飞速发展,由此带来了一系列氟污染问题。氟是人体生命活动中必不可少的微量元素,但摄入过量的氟又会导致健康问题。控制排放的废水中氟离子含量可以避免对人体造成伤害,《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准规定F~-离子浓度小于10mg/L。因此含氟水处理方法研究已然成为国内外研究的热点。本文通过两段法对电解铝废阴极的浮选液(含氟量高达19000mg/L)进行处理:首先利用化学沉淀法将含氟废水的浓度降到一定范围内,然后将预处理后的水样分别通过改性沸石吸附和混凝沉淀进行深度处理并对比深度处理效果。同时利用扫描电镜(SEM)、电子能谱仪(EDS)对镧改性前后沸石的表面形貌和化学组成进行了对比。在预处理阶段,以漂白粉为沉淀剂,通过单因素试验、正交试验以及响应曲面试验确定最佳除氟工艺条件。沉淀剂选用漂白粉的原因:一是利用漂白粉提供的钙离子与氟离子结合生成沉淀以达到除氟效果;二是利用漂白粉中次氯酸根氧化去除浮选液中极少量的氰化物。在深度处理阶段,先通过单因素试验对比研究了PAC与PFS两种高分子无机混凝剂在不同条件下的絮凝除氟效果,然后通过正交试验与响应面试验确定最佳的絮凝除氟工艺条件;静态吸附法除氟过程中,首先对天然沸石进行载镧改性处理,然后利用正交试验及响应面试验优化工艺条件,并利用吸附热力学和吸附动力学探讨了镧改性沸石吸附除氟的机理。得出的主要结论如下:(1)化学沉淀法最佳除氟工艺条件为:将废水pH调节至12后向100mL废水中投加7.34g漂白粉,以190r/min的振荡速度振荡120min后取出静置60min。影响因素显著性依次为:漂白粉投加量>pH>静置时间>振荡速度>振荡时间。响应面模型显著,漂白粉的投加量、pH以及静置时间三个影响因素之间交互作用明显。软件预测值与试验实测值相对误差小于5%,说明试验模型可靠。(2)经过对比发现PAC除氟效果优于PFS。PAC最佳除氟工艺条件为:PAC投加量为300mg/L,pH为11,先以150r/min的转速快速搅拌1min再以45r/min的转速慢速搅拌20min并静置1.5h后过滤。通过正交试验得出影响因素显著性依次为:PAC的投加量>pH>搅拌时间>搅拌速度>静置时间。响应曲面试验模型显著,pH与搅拌速度交互作用明显,而pH与搅拌时间,搅拌时间与搅拌速度交互作用不强。模型预测值与试验实测值相对误差小于5%,说明试验模型可靠。(3)由SEM图像可观察到天然沸石的表面较为粗糙且其孔穴结构发达;天然沸石比表面积经过BET测定为9.29m~2/g;经过EDS分析得出,镧已成功负载在沸石上。镧改性沸石静态吸附除氟的最佳工艺条件:在35℃将100mL浓度为125mg/L的含氟废水用0.1mol/L的盐酸与氢氧化钠溶液将pH调节至3,将0.6g镧改性沸石投入废水中,放入恒温水浴振荡器中在140r/min的振荡速度下振荡14h。正交试验表明影响因素显著性大小依次为:pH>初始废水浓度>镧改性沸石投加量>接触温度>接触时间。响应曲面试验表明模型显著,pH、初始废水浓度、镧改性沸石投加量、接触时间影响因素间交互作用显著。模型预测值与试验实测值相对误差小于5%,说明试验模型可靠。热力学分析显示:镧改性沸石吸附氟离子的过程并不是简单的物理吸附或化学吸附过程,而倾向于吸附质与吸附剂之间有强分子作用。