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氢氟酸废酸处理设备

在石英和光纤行业,通常采用氢氟酸溶液对石英表面进行刻蚀,发生如下反应:

SiO2 + 4HF à SiF4 + 2H2O       

4SiF4 + 3H2O +2HF à 3H2SiF6 + H2SiO2 

一般采用40%的氢氟酸溶液进行刻蚀,酸液循环使用,酸液刻蚀的有效成分自由酸浓度不断降低,反应速率下降,当达到约15%时便无法使用,需要更换新酸,产生含有高浓度氟离子的废酸。在正常刻蚀工艺结束后,光纤预制棒表面残留的氢氟酸需要通过去离子水进行清洗,因此,产生含有约2000 mg/L氟离子浓度的废水。上述废酸和废水需要进行处理,使氟离子达到小于10mg/L的排放标准。

1  传统的氟化钙沉淀法

 该方法通过向含氟废水中添加石灰溶液,使氟离子形成氟化钙沉淀,以去除废水中的氟离子。

2HF + Ca(OH)2 à CaF2↓ +2H2O

 但是,由于温度、水中的盐分(如氯化钠、硫酸钠等会增大氟化钙的溶解度——强电解质效应)、硅氟酸根以及磷酸根等都会影响氟离子的结溶解平衡,造成排放超标。

因此,增加可溶性的钙盐,从而增加钙离子浓度,促进溶解平衡向结晶方向进行,从而进一步降低废水中的氟离子浓度。

反应生成的CaF2悬浮物颗粒表面往往带正/负电荷斥力,阻止了颗粒的合并变大,添加混凝剂通过电荷、吸附、络合等原理,使悬浮液体系中的颗粒“脱稳”。且CaF2结晶非常细微(颗粒小于3um的约占60%),细微颗粒的沉降速度与颗粒粒径平方成正比,沉降速度非常缓慢,需要在沉淀工艺前进行絮凝操作,增加沉淀效率。同时,反应结晶物的沉淀时间,对于废水排放达标起着关键性的作用。对于低氟浓度条件的氟化钙沉淀反应,诱导沉淀形成的氟化钙晶核较难形成,因此,可回流加入沉淀池中的氟化钙结晶污泥溶液;同时,还可降低沉淀反应启动钙浓度。

当含氟废气洗涤塔中的NaF吸取溶液进入废水处理系统时,一般设活性氧化铝吸附,活性氧化铝对[F-]的吸附是通过对NaF的化学吸附来实现的:Al2O3 + Na+ + F- àAl2O3?NaF  




               图1 好科科技沉淀法处理系统                                                                                       2 微型沉淀法处理设备

2  好科科技技术——氟化钠结晶法

传统的废酸中和处理消耗辅料较多,污泥量大,氟离子得不到充分应用。好科科技发明专利及上海市创新基金项目,通过将废酸中的硅氟酸成分热解成为氟离子,可以结晶生成具有市场利用价值的NaF产品,并且无污泥外排,减少药剂耗量。

 
图3 NaF结晶法物料平衡参考图

3  好科科技技术——HF回收法

好科科技专利技术及上海市创新基金项目,通过该处理工艺可以从氢氟酸刻蚀废酸中回收高纯度高浓度的氢氟酸及白炭黑副产品。该处理工艺产生的副产品MAP通过热分解形成可在该工艺中循环使用的磷酸氢镁和氨气,极大地减少了药剂消耗成本。

该处理工艺,无需大量水分蒸发结晶,耗电量主要用于酸析时的维温

以一家石英行业每周平均1立方的中等规模的刻蚀废酸计,则相对废酸外委的年收益约为60万RMB。同时,该处理工艺相对于传统工艺无污泥二次废物产生,环境友好,社会环境附加价值更大。

 好科科技期待着您的垂询。

 


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