氟污染物對(duì)環(huán)境的影響與控制技術(shù)

譚雪梅

（烏魯木齊河?xùn)|威立雅水務(wù)有限公司 新疆烏魯木齊 830013）

氟同時(shí)也是人體微量元素之一，自然界中的氟多數(shù)是以化合物的形式存在的，實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中氟污染物通過各種各樣的形態(tài)釋放出來，對(duì)人體健康及生態(tài)環(huán)境造成了較為嚴(yán)重的影響。本文在對(duì)氟污染物的主要來源以及其對(duì)環(huán)境造成的污染分析的基礎(chǔ)上，探討其控制技術(shù)措施。

1 氟污染物的形成來源

對(duì)于水環(huán)境污染中的氟污染物而言，其主要來源于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中排放出的含氟“三廢”，其涉及到的行業(yè)眾多，有鋼鐵、水泥、玻璃、陶瓷、半導(dǎo)體、制藥等，其有一個(gè)較為明顯的共同特征，就是在生產(chǎn)過程中是以自然界中的含氟礦物質(zhì)作為主要或者是輔助生產(chǎn)原料。在對(duì)其冶煉和生產(chǎn)的過程中，礦化物中的氟產(chǎn)生分離，從而帶來相應(yīng)的環(huán)境污染問題。比如在進(jìn)行鋼鐵生產(chǎn)的過程中，煉鋼時(shí)加入的螢石會(huì)產(chǎn)生大量的含氟煙塵和廢水及廢渣，從而造成對(duì)空氣以及水體的影響；在火力發(fā)電廠中燃煤煙氣中含有的氟在燃燒作用下進(jìn)行大氣，并以浮塵何榮氟化氫的形式存在；在運(yùn)用酸法進(jìn)行磷肥加工制造的過程中，也會(huì)相應(yīng)的產(chǎn)生含氟廢氣，以上幾個(gè)涉及到工業(yè)生產(chǎn)的行業(yè)都是氟污染物形成的主要來源。

2 氟污染物對(duì)環(huán)境造成的影響

2.1 我國(guó)氟污染現(xiàn)狀

雖然氟是人體需要的微量元素之一，但是如果長(zhǎng)期或者是過度攝入含氟量高的空氣、水分及食物，會(huì)引起相應(yīng)的氟中毒。按照其氟污染物的環(huán)境介質(zhì)不同，主要可以分為生活污染型、飲水型、工業(yè)污染型。就我國(guó)當(dāng)前的氟污染調(diào)查狀況來看，已經(jīng)超過1100多個(gè)市縣區(qū)存在著不同程度的地方性氟病，受到該環(huán)境氟污染影響的直接人口達(dá)到了3.3億元。

2.2 氟污染對(duì)環(huán)境影響

首先，環(huán)境污染中的氟元素的過度吸收會(huì)直接造成對(duì)植物的侵害作用，植物中的氟元素主要來自于土壤，在一系列的土壤——植物——?jiǎng)游铩梭w的循環(huán)遷移作用下，產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的環(huán)境污染和人體健康問題。相對(duì)于其他污染來說，土壤氟污染是一種較為緩慢的影響過程，是在慢性積累的基礎(chǔ)上最終產(chǎn)生整體障礙的過程，其能對(duì)植物的新陳代謝以及光合作用和產(chǎn)生較大的抑制影響，對(duì)農(nóng)作物的危害則表現(xiàn)為干物質(zhì)積累量小、成穗率低和產(chǎn)量降低等。

3 大氣氟污染治理工藝

3.1 干法

干法去氟主要是是通過利用堿性氧化物固定表面的理化性質(zhì)進(jìn)行含氟氣體的治理，從而在吸附作用同時(shí)利用煙氣除塵技術(shù)將之去除。如果按照吸附劑的種類不同對(duì)干法吸附進(jìn)行劃分的話，其主要可以分為CaO法、Al2O3法和CaCO3法等，其中在鋁電解行業(yè)中使用較為廣泛的為Al2O3法。同其他大氣氟污染治理方法相比，干法除氟治理工藝操作相對(duì)較為簡(jiǎn)單且除氟效率較高，一般情況下其除氟效率等夠達(dá)到98%且不會(huì)產(chǎn)生二次水污染。

3.2 酸法

酸法除氟是一種在液相中完成的氟污染治理工藝，其主要是將水作為吸收劑，在含氟物質(zhì)和水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的作用下生成相應(yīng)的氫氟酸和氟硅酸，并在含氟吸收液達(dá)到一定的濃度后進(jìn)行相應(yīng)的中和處理。一般情況下可以采用二級(jí)或者是三級(jí)串聯(lián)吸收工藝進(jìn)一步提升其吸收效率，該工藝方法具有著操作彈性大、除氟效率高及經(jīng)意效益優(yōu)的特點(diǎn)。

3.3 堿法

堿法除氟是一種利用含堿性物質(zhì)的洗手液將煙氣中的含氟物質(zhì)吸收去除的工藝方法，其較長(zhǎng)采用的堿性物質(zhì)主要有NaOH、NH4OH等，其中和劑主要為石灰，并采用二級(jí)吸收工藝。其主要優(yōu)勢(shì)是工藝較為成熟且去氟效率高，但是在除氟過程中容易產(chǎn)生相應(yīng)的設(shè)備結(jié)垢問題。

4 含氟廢水處理技術(shù)

當(dāng)前我國(guó)對(duì)與含氟廢水處理的研究取得了較為可喜的進(jìn)展，由于國(guó)內(nèi)含氟工業(yè)廢水自身成分較為復(fù)雜，其所應(yīng)采用的含氟廢水處理方法也有著一定差異。在對(duì)含氟廢水處理的過程中，按照處理方式的不同主要可以分為吸附法和沉淀法兩類，除此之外還有個(gè)離子交換樹脂法、反滲透法以及電凝聚法等。

4.1 吸附法

吸附法主要是通過將廢水引入裝有吸附劑的去氟設(shè)備，在其與西附近進(jìn)行離子和基團(tuán)交換后滯留在吸附劑上，從而達(dá)到含氟廢水中的氟治理目的，吸附劑在再生作用下恢復(fù)吸附能力。但是吸附法在在本質(zhì)上是一種表面反映方法，其不適合含氟量較高的廢水處理，一般情況下運(yùn)用于經(jīng)過預(yù)處理的含氟廢水中。

吸附法的吸附劑主要可以分為高分子類、無機(jī)類以及稀土類，對(duì)于含氟廢水的深度處理有著較好的處理效果。但是由于其吸附容量有限、床層損耗較快且再生能力弱、再生液處理程序較為復(fù)雜等問題不能得到有效解決，給其使用和推廣造成了障礙。因此在日后對(duì)于吸附法的研究方向應(yīng)重點(diǎn)轉(zhuǎn)向?yàn)殚_發(fā)新型吸附劑，進(jìn)一步提升吸附劑的再生能力和吸附激勵(lì)等，從而使其吸附法在含氟廢水處理中得到更為廣泛的應(yīng)用。

4.2 沉淀法

4.2.1 混凝沉淀法

混凝沉淀法主要是利用含氟水中負(fù)價(jià)鐵和與A13+、Fe3+等陽離子形成絡(luò)合物沉淀的技術(shù)方法，其使用的混凝劑通常情況下是明礬等無機(jī)混凝劑，選用的混凝劑作用機(jī)理不同，可能產(chǎn)生的沉淀效果也大不相同。

運(yùn)行該種技術(shù)方法進(jìn)行含氟廢水處理時(shí)，其所能夠處理更高含氟量的廢水，具有設(shè)備簡(jiǎn)單且操作方便的特點(diǎn)，但是也有著一定的缺陷，比如其會(huì)產(chǎn)生較多的沉淀廢渣、除氟效果相對(duì)不穩(wěn)定等缺陷。

4.2.2 化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法的處理方法相對(duì)較為簡(jiǎn)單，且花費(fèi)的費(fèi)用相對(duì)較低。其作用機(jī)理是將一定量的化學(xué)試劑加入到含氟廢水中，并在產(chǎn)生的氟化物基礎(chǔ)上吸附氟離子，最終達(dá)到沉淀物的自動(dòng)沉降和過濾，其中其最為常用的技術(shù)方法為石灰石沉淀法。雖然其有著一定的優(yōu)點(diǎn)，但是其在沉淀過程中會(huì)產(chǎn)生一定的二次污染問題，特別是對(duì)于大流量排放物來說，其有著排放周期相對(duì)較長(zhǎng)、不適連續(xù)排放等缺陷。

4.3 其他方法

除了以上幾種沉淀方法和吸附方法，在我國(guó)含氟廢水處理的最近進(jìn)展中還出現(xiàn)了電凝聚法、液膜分離法和絮凝法等新型處理手段和含氟廢水處理方法，其中最值得推廣的為絮凝法。

5 氟污染物的回收利用

5.1 稀土冶煉中的含氟氣體利用

稀土濕法冶煉過程中，氟通過各種形式存在與廢水、廢氣和廢渣中，在硫酸焙燒工藝下，含氟物質(zhì)通過沉渣室和焦子塔后去除了部分煙塵和硫酸霧，并在二級(jí)吸收機(jī)理下吸收掉大部分的氟和硫酸，殘余部分則在三級(jí)吸收塔堿性吸收液作用下進(jìn)行凈化，最終經(jīng)過凈化的煙氣在除霧后排出。

5.2 磷肥生產(chǎn)中的綜合利用

磷肥生產(chǎn)過程中會(huì)有大量HF和SiF4形式的含氟氣體逸出，從而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較大的危害，但是如果在磷肥生產(chǎn)過程中將氟硅酸作為氫氟酸生產(chǎn)原料，不僅能緩解我國(guó)當(dāng)前的氟資源短缺問題，還能有效解決磷肥生產(chǎn)過程中的污染排放問題，從而達(dá)到一舉兩得的目的。

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