石灰石法处理含氟废水及其污泥资源化研究(附件)【字数：11212】
摘 要摘 要现代工业发展迅速，氟化物越来越普遍的被利用于工业生产中。比如金属冶炼、电子工业、玻璃制造、电镀生产、氟化物合成工业等工业生产中都需要用到氟化物。虽然这些工业的蓬勃发展能够促进社会的进步，但其过程中产生的含氟废水的排放量也在逐年上升。严重威胁着周围的环境和人。目前，处理含氟废水比较常用的方法主要是化学沉淀法和吸附法，其中化学沉淀法因其成本低下、技术成熟等优点而得到了普遍的应用。但含氟废水经过化学沉淀法处理后会产生大量的含氟污泥，如何妥善处理这些含氟污泥也是含氟废水处理过程中的一大难题。如果直接填埋，不但浪费了这种特殊的固体废物资源，还极易对环境造成二次污染。所用，为了实现含氟污泥的资源化、稳定化、减量化，特对处理含氟废水过程中产生的含氟污泥进行分析研究。本次实验采用的是石灰石法处理含氟废水，并研究分析了影响其除氟效率的因素。考虑到此方法中影响石灰去除氟化物效率的因素较多，因而重点对其中的3个因素进行了研究分析。同时重点研究了处理含氟废水过程中所产生的氟化钙污泥的理化特性，讨论了氟化钙污泥资源化的合理途径，并设计了用含氟污泥与混合土料制作的陶土来烧制陶瓷。关键字含氟废水；石灰石法；含氟污泥；污泥资源化
Keywords: Fluoride wastewater；limestone method；mud with fluorine；sludge resources 目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1氟在自然界中的分布 1
1.1.2氟对环境的影响 1
1.1.3含氟废水的主要来源 2
1.2处理含氟废水的研究进展 2
1.3废水处理后污泥的处置与资源化利用 3
1.3.1含氟污泥的来源 4
1.3.2污泥处置技术 4
1.3.4含氟污泥的资源化利用方式 4
1.4课题的研究意义、目的及内容 7
1.4.1研究意义 7
1.4.2研究目的 8
1.4.3研究内容 8
第二章 实验材料与方法 9
2.1实验原理 9
2.2实验材料与仪器 9
2.2.1实验材料 9
2.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2实验仪器 9
2.3实验方法 9
2.4实验设计 10
2.4.1实验准备 10
2.4.2石灰投加量对除氟效率的影响 10
2.4.3反应时间对除氟效率的影响 10
2.4.4水样pH对除氟效率的影响 10
2.4.5废水初始浓度 11
第三章实验结论与讨论 12
3.1实验数据与处理 12
3.1.1石灰投加量对除氟的影响 12
3.1.2反应时间对除氟的影响 13
3.1.3水样pH值对除氟效率的影响 14
3.1.4水样中氟离子浓度对除氟效率的影响 15
3.2本章小结 17
第四章污泥资源化研究 18
4.1污泥特性研究 18
4.1.1污泥的物理特性研究 18
4.1.2污泥的化学成分研究 18
4.2资源化设计方案 19
4.3污泥制作陶瓷研究 20
4.3.1陶土的制作 20
4.3.2陶瓷的制作过程 22
4.3.3陶瓷的烧成 23
4.3.4资源化陶瓷成品检测 23
4.4本章小结 26
结论 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
在用到氟化物的工业生产中，常常会产生大量的含氟废水。如果排放的含氟废水超过标准将对我们的环境造成严重的污染，还有可能会造成地下水中的氟离子含量变大，污染可饮用的地下水，危及自然环境和周围居民的生命安全。为了使工业的发展不威胁到环境，如何处理含氟废水，使排放的废水达到标准具有非常重要的现实意义。
1.1研究背景
1.1.1氟在自然界中的分布
氟是自然界中固有的化学物质，在组成地壳的各种元素中氟的丰度列第13位，大约地壳中氟的丰度为0.065%0.1%[]。且在大气中、水中、生物圈中和岩石圈中都有氟元素的存在。
氟的化学性质非常活泼，与所有金属元素、非金属元素几乎都能反应，能够生成各种各样含氟化合物。在自然界并没有发现有氟单质的存在，氟主要以离子的形式存在于含氟矿物中。最为常见的含氟矿物有萤石(CaF2)、冰晶石(Na3AlF6)和氟磷灰石(Ca5(PO4)3F)。它们都是十分重要的化工原料,广泛应用于炼铝、磷肥、钢铁以及有机氟高级润滑油、火箭推进剂、氟化肼等工业生产中。
含氟矿石经过风化和水流的冲刷，氟离子不断被转移到环境中，造成了一些水域中氟化物含量超标，主要是地下水中。一般来说，地表水中的氟离子浓度不能超过 0.3mg/L；在海水中，平均氟离子的浓度大约是1.35mg/L；而在地下水中氟离子浓度值可以在1 mg/L到4 mg/L之间。在水中，氟元素不是单纯的以氟离子的形式存在，同时在还以 HF、HF 2的形式存在，它们的存在形式与溶液的pH值有关，当pH值大于6是，氟以氟离子的形式存在。
1.1.2氟对环境的影响
氟是人体所必需的微量元素之一，是人体骨骼和牙齿中的重要组成成分。氟及其化合物是对人类毒害作用较大的物质。氟及氟化物能抑制酶的的催化功能，此外，还能使血清钙下降，抑制凝血机制[]。适量的氟有利于人的身体健康，但是氟的含量过低或者过高都会对人体健康造成危害，太低可能会造成牙科疾病，过多时则会引起氟中毒。我国规定日常饮用水中的氟浓度必须小于1mg/L，如果长期饮用氟离子浓度大于1mg/L的水（即高氟水）对人体健康非常不利，严重者可能会引起氟斑牙和氟骨症和一些其它的疾病，甚至可能诱发肿瘤，严重的危害人们的健康。
氟化物主要是以灰尘和气体的方式来污染大气。在大气中，气态的氟化物主要以氟化氢（HF）的形式存在，还会有少量的四氟化硅（SiF4）和四氟甲烷（CF4）。而含有氟化物的灰尘主要是一些冰晶石粉末（Na3AlF6)、萤石粉末（CaF2)、氟化铝粉末(AlF3)、氟化钠粉末（NaF)及磷灰石粉末等。氟化物是一种毒性较高的物质。当大气中的氟化物随着人的呼吸被吸入人体后，就会使人体的粘膜受到刺激、还会伴有中毒等症状，而且会导致人体组织和器官的正常生理功能发生紊乱，对人的健康造成非常不良的影响。而大气中的氟化物还会被植物所吸收，从而导致植物中毒，影响植物生长发育。
在自然状态下，土壤中、地表水和地下水中都含有氟。一般地下水中氟化物的含量应在1毫克每升到3毫克每升之间，而在氟化物高浓度区域的氟化物浓度则可以达到10毫克每升到20 毫克每升。
Keywords: Fluoride wastewater；limestone method；mud with fluorine；sludge resources 目录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.1.1氟在自然界中的分布 1
1.1.2氟对环境的影响 1
1.1.3含氟废水的主要来源 2
1.2处理含氟废水的研究进展 2
1.3废水处理后污泥的处置与资源化利用 3
1.3.1含氟污泥的来源 4
1.3.2污泥处置技术 4
1.3.4含氟污泥的资源化利用方式 4
1.4课题的研究意义、目的及内容 7
1.4.1研究意义 7
1.4.2研究目的 8
1.4.3研究内容 8
第二章 实验材料与方法 9
2.1实验原理 9
2.2实验材料与仪器 9
2.2.1实验材料 9
2.2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
2实验仪器 9
2.3实验方法 9
2.4实验设计 10
2.4.1实验准备 10
2.4.2石灰投加量对除氟效率的影响 10
2.4.3反应时间对除氟效率的影响 10
2.4.4水样pH对除氟效率的影响 10
2.4.5废水初始浓度 11
第三章实验结论与讨论 12
3.1实验数据与处理 12
3.1.1石灰投加量对除氟的影响 12
3.1.2反应时间对除氟的影响 13
3.1.3水样pH值对除氟效率的影响 14
3.1.4水样中氟离子浓度对除氟效率的影响 15
3.2本章小结 17
第四章污泥资源化研究 18
4.1污泥特性研究 18
4.1.1污泥的物理特性研究 18
4.1.2污泥的化学成分研究 18
4.2资源化设计方案 19
4.3污泥制作陶瓷研究 20
4.3.1陶土的制作 20
4.3.2陶瓷的制作过程 22
4.3.3陶瓷的烧成 23
4.3.4资源化陶瓷成品检测 23
4.4本章小结 26
结论 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
在用到氟化物的工业生产中，常常会产生大量的含氟废水。如果排放的含氟废水超过标准将对我们的环境造成严重的污染，还有可能会造成地下水中的氟离子含量变大，污染可饮用的地下水，危及自然环境和周围居民的生命安全。为了使工业的发展不威胁到环境，如何处理含氟废水，使排放的废水达到标准具有非常重要的现实意义。
1.1研究背景
1.1.1氟在自然界中的分布
氟是自然界中固有的化学物质，在组成地壳的各种元素中氟的丰度列第13位，大约地壳中氟的丰度为0.065%0.1%[]。且在大气中、水中、生物圈中和岩石圈中都有氟元素的存在。
氟的化学性质非常活泼，与所有金属元素、非金属元素几乎都能反应，能够生成各种各样含氟化合物。在自然界并没有发现有氟单质的存在，氟主要以离子的形式存在于含氟矿物中。最为常见的含氟矿物有萤石(CaF2)、冰晶石(Na3AlF6)和氟磷灰石(Ca5(PO4)3F)。它们都是十分重要的化工原料,广泛应用于炼铝、磷肥、钢铁以及有机氟高级润滑油、火箭推进剂、氟化肼等工业生产中。
含氟矿石经过风化和水流的冲刷，氟离子不断被转移到环境中，造成了一些水域中氟化物含量超标，主要是地下水中。一般来说，地表水中的氟离子浓度不能超过 0.3mg/L；在海水中，平均氟离子的浓度大约是1.35mg/L；而在地下水中氟离子浓度值可以在1 mg/L到4 mg/L之间。在水中，氟元素不是单纯的以氟离子的形式存在，同时在还以 HF、HF 2的形式存在，它们的存在形式与溶液的pH值有关，当pH值大于6是，氟以氟离子的形式存在。
1.1.2氟对环境的影响
氟是人体所必需的微量元素之一，是人体骨骼和牙齿中的重要组成成分。氟及其化合物是对人类毒害作用较大的物质。氟及氟化物能抑制酶的的催化功能，此外，还能使血清钙下降，抑制凝血机制[]。适量的氟有利于人的身体健康，但是氟的含量过低或者过高都会对人体健康造成危害，太低可能会造成牙科疾病，过多时则会引起氟中毒。我国规定日常饮用水中的氟浓度必须小于1mg/L，如果长期饮用氟离子浓度大于1mg/L的水（即高氟水）对人体健康非常不利，严重者可能会引起氟斑牙和氟骨症和一些其它的疾病，甚至可能诱发肿瘤，严重的危害人们的健康。
氟化物主要是以灰尘和气体的方式来污染大气。在大气中，气态的氟化物主要以氟化氢（HF）的形式存在，还会有少量的四氟化硅（SiF4）和四氟甲烷（CF4）。而含有氟化物的灰尘主要是一些冰晶石粉末（Na3AlF6)、萤石粉末（CaF2)、氟化铝粉末(AlF3)、氟化钠粉末（NaF)及磷灰石粉末等。氟化物是一种毒性较高的物质。当大气中的氟化物随着人的呼吸被吸入人体后，就会使人体的粘膜受到刺激、还会伴有中毒等症状，而且会导致人体组织和器官的正常生理功能发生紊乱，对人的健康造成非常不良的影响。而大气中的氟化物还会被植物所吸收，从而导致植物中毒，影响植物生长发育。
在自然状态下，土壤中、地表水和地下水中都含有氟。一般地下水中氟化物的含量应在1毫克每升到3毫克每升之间，而在氟化物高浓度区域的氟化物浓度则可以达到10毫克每升到20 毫克每升。
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