冶炼废水中硫酸铝与聚合氯化铝(PAC)除氟效能对比及机理研究

《Journal of Water Process Engineering》：Comparative analysis of aluminum sulfate and polyaluminum chloride for fluoride removal from smelting wastewater

本文系统对比硫酸铝与聚合氯化铝(PAC)处理有色金属冶炼废水的除氟性能与机制。研究表明，PAC在同等投加量下除氟效果更优且成本更低，最佳pH为6-7，其机理在于形成Na3AlF6、AlFx(OH)3-x和AlF3·3H2O三类含铝氟沉淀物，为实际废水除氟工艺提供重要指导。

　　

Highlight

本研究通过整合溶液化学分析、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析，揭示了两种铝盐除氟的作用机制。结果表明，铝盐投加量和反应pH对冶炼废水除氟效果具有显著影响。在相同投加量下，PAC的除氟效果优于硫酸铝，且PAC的处理成本更低。铝盐除氟的最佳pH范围为6–7。其除氟机理在于形成三种含铝氟沉淀物：冰晶石（Na₃AlF₆）、羟基氟化铝（AlF_x(OH)_3-x）以及水合氟化铝（AlF₃·3H₂O）。

Conclusions

本研究详细比较了硫酸铝和PAC在冶炼废水除氟中的效果与机制，主要结论如下：

1. 1.
   PAC的除氟效果优于硫酸铝。例如，将冶炼废水中氟化物浓度从85.5 mg/L降至10 mg/L以下，硫酸铝需投加3 g/L，而PAC仅需2 g/L。同时，PAC的除氟成本低于硫酸铝。
2. 2.
   铝盐除氟的最佳pH为6–7。
3. 3.
   铝盐除氟机制在于生成三种含铝氟沉淀：Na₃AlF₆、AlF_x(OH)_3-x和AlF₃·3H₂O。本研究阐明了硫酸铝与PAC除氟效果的差异与机理，对指导实际废水除氟具有重要价值。