Fluor används i stor utsträckning som etsmedel i industrier som halvledare och solceller, främst härrörande från fluorvätesyra (HF) och buffrad fluorvätesyra (BHF). För mycket fritt fluor är giftigt för organismer och måste avlägsnas från industriellt avloppsvatten. Ovivo, ett kanadensiskt företag, har utvecklat en keramisk membransam-process för behandling av fluorid-innehållande vatten (särskilt HF-innehållande avloppsvatten). Under sura förhållanden (pH mindre än eller lika med 4) reagerar kalciumkarbonat med fluoridjoner i avloppsvattnet för att bilda kalciumfluorid (CaF2) partiklar; dessa partiklar separeras sedan från det behandlade avloppsvattnet genom keramisk membranfiltrering.
I. Befintlig defluorideringsteknik:
- Kalciumfluoridfällningsmetod (kalcitmetod/kristallisationsmetod)
- Vanligast använda: Kalkfällning + Koagulering/flockning + Nederbördsprocess
- Aluminiumoxidadsorption, jonbyte
II. Nackdelar med traditionella processer:
- Den alstrade CaF2 är ett fint pulver som kräver tillsats av koagulanter.
- Stort systemfotavtryck.
- Hög föroreningshalt, vilket resulterar i lågt resursutnyttjandevärde för CaF₂-slam.
- Hög reagensförbrukning.
Därför behövs en förbättrad process som är stabil, låg-kostnad, kräver mindre utrymme och har låg reagens- och energiförbrukning.
Kärnan i den keramiska membran-baserad defluorideringsprocessen är att reagera kalciumkarbonat (CaCO₃) med fluoridjoner (särskilt HF) i vatten under sura förhållanden (pH mindre än eller lika med 4) för att generera kalciumfluorid (CaF₂)-partiklar.
III. Nyckelprinciper
- Kalciumkarbonatpartiklar fungerar som frökristaller och CaF2 växer på deras yta.
- Kalciumkarbonatkärnor stannar kvar inuti partiklarna och bildar CaF₂-partiklar med stor -diameter som lätt sätter sig.
- Små CaF2-partiklar som inte växer på frökristallerna hålls kvar av membranet.
- Inga koagulanter eller flockningsmedel behövs.
IV. Processvillkor
1.pH-kontroll
- Optimalt reaktions-pH: Mindre än eller lika med 4, helst Mindre än eller lika med 3,5.
- pH kommer att stiga till svagt surt (ca 5-7) under reaktionen.
2. Tillsats av kalciumkarbonat
- Form: Pulver eller slurry
- Pulverpartikelstorlek: D90 Mindre än eller lika med 1 mm, helst mindre än eller lika med 0,1 mm
- Excess dosage: CaCO₃/fluorine mass ratio >2
3.Reaktionstid
- Rumstemperatur, under omrörningsförhållanden: 5-60 minuter, helst 20-40 minuter.