臭氧-亚铁原位合成施氏体高效去除石化废水氟化物新策略

《Journal of Hazardous Materials》：Efficient Fluoride Removal from Petrochemical Wastewater by In-Situ Schwertmannite Formed via Oxidation of Fe(II) by O 3

本文报道了一种利用O3-Fe(II)工艺原位合成施氏体（Schwertmannite，Osw）实现高盐度石化废水中氟离子（F-）深度去除的创新方法。该方法在最优条件下（pH 4.0、Fe/F摩尔比30:1）5分钟内即可将F-从2.5-7.0 mg/L降至1.5 mg/L以下，突破了传统吸附技术在高盐环境下受竞争离子（Cl-、SO42-）干扰的瓶颈，且避免引入Mn2+等二次污染物，为绿色水处理提供了新范式。

　　

亮点

本研究开发了基于臭氧（O₃）绿色氧化剂的施氏体（Osw）原位合成新工艺，成功实现高盐度石化废水中低浓度氟化物（F^-）的深度去除。该技术克服了传统方法需使用危险化学品（如H₂O₂、NaClO）或产生二次污染（如Mn²⁺）的缺陷，为工业废水处理提供了高效环保的解决方案。

材料

实验采用钠氟化物（NaF）、硫酸亚铁（FeSO₄·7H₂O）等试剂模拟石化废水成分，通过臭氧发生器（3S-A15型）实现Fe(II)的快速氧化，所有化学品均为分析纯。

施氏体表征

通过X射线光电子能谱（XPS）和X射线衍射（XRD）分析证实，O₃-Fe(II)工艺可在5分钟内成功合成典型施氏体结构（图1a-b）。傅里叶变换红外光谱（FTIR）显示产物富含可交换的硫酸根（SO₄^2-）和羟基（OH^-）官能团，为氟离子置换反应奠定基础。

结论

臭氧-亚铁协同原位合成施氏体工艺在pH 4.0、20℃、Fe/F摩尔比30:1条件下，可将含氟废水（2.5-7.0 mg/L）快速处理至排放标准（<1.5 mg/L）以下。机理研究表明氟离子主要通过与施氏体表面的SO₄^2-/OH^-基团进行离子交换实现固定，该技术为高盐难降解废水治理提供了新思路。