Фтор широко используется в качестве травителя в таких отраслях, как производство полупроводников и фотоэлектрических устройств, поскольку его главным образом получают из плавиковой кислоты (HF) и забуференной плавиковой кислоты (BHF). Избыточный свободный фторид токсичен для организмов и должен удаляться из промышленных сточных вод. Ovivo, канадская компания, разработала совместный процесс с керамической мембраной для очистки фторид-содержащей воды (особенно сточных вод, содержащих HF-). В кислых условиях (pH меньше или равно 4) карбонат кальция реагирует с ионами фторида в сточных водах с образованием частиц фторида кальция (CaF₂); эти частицы затем отделяются от очищенных сточных вод с помощью керамической мембранной фильтрации.
I. Существующие технологии дефторирования:
- Метод осаждения фторида кальция (метод кальцита/метод кристаллизации)
- Наиболее часто используемые: осаждение известью + коагуляция/флокуляция + процесс осаждения.
- Адсорбция оксида алюминия, ионный обмен
II. Недостатки традиционных процессов:
- Образующийся CaF₂ представляет собой мелкий порошок, требующий добавления коагулянтов.
- Большая занимаемая площадь системы.
- Высокое содержание примесей приводит к низкой эффективности использования ресурсов шлама CaF₂.
- Большой расход реагентов.
Следовательно, необходим улучшенный процесс, который был бы стабильным, недорогим,-затратным, требовал бы меньше места, а также требовал бы мало реагентов и энергии.
Суть процесса дефторирования керамической мембраны- заключается в реакции карбоната кальция (CaCO₃) с ионами фтора (особенно HF) в воде в кислых условиях (рН меньше или равно 4) с образованием частиц фторида кальция (CaF₂).
III. Ключевые принципы
- Частицы карбоната кальция действуют как затравочные кристаллы, а на их поверхности растет CaF₂.
- Ядра карбоната кальция остаются внутри частиц, образуя частицы CaF₂ большого-диаметра, которые легко оседают.
- Мелкие частицы CaF₂, которые не растут на затравочных кристаллах, задерживаются мембраной.
- Никаких коагулянтов или флокулянтов не требуется.
IV. Условия процесса
1. Контроль pH
- Оптимальный pH реакции: меньше или равно 4, предпочтительно меньше или равно 3,5.
- Во время реакции pH повысится до слабокислого (приблизительно 5-7).
2. Добавление карбоната кальция
- Форма: Порошок или суспензия.
- Размер частиц порошка: D90 Менее или равно 1 мм, предпочтительно меньше или равно 0,1 мм.
- Excess dosage: CaCO₃/fluorine mass ratio >2
3. Время реакции
- Комнатная температура при перемешивании: 5-60 минут, предпочтительно 20-40 минут.