综述:废水中除氟的诱导结晶技术:当前进展与应用

【字体: 时间:2025年06月21日 来源:Journal of Environmental Chemical Engineering 7.4

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  这篇综述系统探讨了诱导结晶技术在含氟废水处理中的最新进展与应用。文章聚焦三种结晶产物——冰晶石(Na3AlF6)、氟化钙(CaF2)和氟磷灰石(FAP)的去除机制,对比分析了其最优参数(如pH 5-7、Ca/F=0.6–0.7等)及工程化瓶颈,指出CaF2结晶是目前唯一实现规模化应用的技术,而FAP仍停留在实验室阶段。综述特别强调资源化回收优势(>90%去除率),并为未来研究指明优化纯度控制、成本降低等方向。

  

Abstract
含氟废水对生态系统和人类健康构成严重威胁。结晶法通过形成冰晶石(Na3AlF6)、氟化钙(CaF2)和氟磷灰石(Ca5(PO4)3F)实现高效除氟(>90%),兼具资源回收价值。其中CaF2结晶已实现工程化应用,而Na3AlF6尚处中试阶段,FAP仍受限于磷酸盐控制难题。

Introduction
工业废水氟浓度可达10,000?mg/L,远超WHO饮用水标准(1.5?mg/L)。长期暴露会引发氟斑牙、骨骼变形及甲状腺功能障碍。传统化学沉淀法污泥产量大,而诱导结晶技术通过异相成核机制,在种子表面定向生长晶体,显著提升产物纯度和沉降效率。

Mechanism of induced crystallization
该技术核心在于预投加晶种(如方解石或产物自身),在过饱和驱动下,氟离子与沉淀剂(Ca2+/Al3+/PO43?)在晶种表面形成致密晶体。CaF2结晶需Ca/F摩尔比0.6–0.7,而Na36要求Al/F=1:6及20–50°C反应温度。

Actual wastewater treatment
实际废水中硫酸盐等干扰离子会竞争结晶位点。某光伏废水案例显示,Na3AlF6结晶需先调节pH至3.5以去除铝络合物,再升温至40°C实现氟回收。

Conclusions and prospects
未来需重点突破三大方向:开发低成本pH调节剂、优化流体化床结晶(FBC)反应器设计、建立晶体纯度与下游应用的关联数据库。尤其值得注意的是,CaF2可作为冶金助熔剂,而高纯度Na3AlF6可回用于铝电解工业,实现真正的"以废治废"。

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