NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CÓ CHỨA FLORUA

Trong những năm gần đây, vấn đề ô nhiễm nước thải chứa florua và hàm lượng florua quá mức trong nước uống ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm. Việc ứng dụng phương pháp kết tủa, phương pháp hấp phụ, phương pháp thẩm thấu ngược và vật liệu nano trong xử lý nước thải chứa flo được chú trọng

 Khi nhận thức của người dân về bảo vệ môi trường ngày càng nâng cao, khái niệm phát triển bền vững ngày càng nhận được nhiều sự quan tâm. Việc xử lý nước thải, khí thải và cặn thải do sản xuất công nghiệp phát sinh là vấn đề mà mọi doanh nghiệp hóa chất đều phải đối mặt. Là một loại nước thải công nghiệp thông thường, nước thải có chứa florua liên quan đến luyện kim, thép, xi măng, điện phân nhôm, gốm sứ, dược phẩm, chất bán dẫn và các ngành công nghiệp hóa chất khác gây ô nhiễm môi trường ngày càng nghiêm trọng. Fluorine rất quan trọng đối với cơ thể con người. Khi lượng fluoride của cơ thể con người không đủ, các triệu chứng như sâu răng, ăn mòn men răng, tổn thương hệ xương và chức năng tạo máu sẽ dễ xảy ra. quá mức dễ gây ra bệnh nhiễm fluor răng, thay đổi mật độ xương, biến dạng xương, tổn thương hệ thần kinh trung ương và hệ sinh sản. Trong tiêu chuẩn xả nước thải toàn diện của nước tôi, nồng độ khối lượng của F- phải nhỏ hơn 10 mg/L; hàm lượng F- trong nước uống phải nhỏ hơn 1 mg/L. Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp đã gây ra thiệt hại ngày càng nghiêm trọng cho môi trường do nước thải có chứa florua. Do đó, việc phát triển và nghiên cứu các công nghệ xử lý nước thải có chứa florua mới và tối ưu hóa các quy trình loại bỏ florua hiện có là đặc biệt quan trọng. cần kiểm soát chặt chẽ Đảm bảo việc xả nước thải có chứa florua đáp ứng tiêu chuẩn quốc gia.

1. Phương pháp kết tủa hóa học.

       Phương pháp kết tủa hóa học hiện là phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để xử lý nước thải có chứa flo. Các hợp chất chứa canxi như vôi, sữa vôi và canxi clorua được thêm vào nước thải để tạo ra ion Ca2+ và ion F- trong nước thải. nước thải tạo CaF2 để kết tủa; phương pháp này đặc biệt phù hợp với nước thải có hàm lượng florua cao. Phương pháp truyền thống bị ảnh hưởng bởi nồng độ Ca2+ nhỏ, liều lượng hóa chất quá lớn, trong nước có nhiều chất rắn lơ lửng và thời gian tiếp xúc giữa Ca2+ và F- cần phải đủ dài để đạt được hiệu quả loại bỏ fluoride thỏa đáng. Hàm lượng florua trong nước thải sau xử lý khó đạt tiêu chuẩn ổn định. Theo quan điểm này, nhiều nghiên cứu đã được dành cho việc tối ưu hóa hiệu quả của phương pháp kết tủa hóa học trong xử lý nước thải có chứa flo và đã đạt được những kết quả nhất định. 

       Nhằm vào những nhược điểm của phương pháp kết tủa truyền thống là khó tái chế tài nguyên flo và sử dụng lò phản ứng tầng sôi để mô phỏng quá trình xử lý nước thải chứa flo nồng độ cao từ 500 đến 1400 mg/L. , sử dụng canxi clorua làm chất kết tủa và canxi florua. Các hạt được sử dụng làm hạt tinh thể, đồng thời người ta đã nghiên cứu hiệu quả và tính ổn định của việc loại bỏ florua kết tủa trong quá trình vận hành liên tục của lò phản ứng tầng sôi. nhỏ hơn 10 mg/L và các ion florua trong nước thải có thể được loại bỏ nhanh chóng khi hoạt động liên tục. Trong quá trình vận hành, lò phản ứng tầng sôi sẽ kết tủa và loại bỏ flo một cách hiệu quả và ổn định. Flo từ nước thải có thể được thu hồi dưới dạng canxi florua bằng cách sử dụng lò phản ứng tầng sôi để tạo ra sự kết tinh. Gao Haisheng và cộng sự [6] đã thiết kế một quy trình cải tiến "tái chế nước kết tủa vôi tôi". Nước đã xử lý có thể được đưa trở lại tháp hấp thụ để tái chế, cho phép toàn bộ hệ thống hoạt động khép kín mà không cần xả nước thải; trong trường hợp khẩn cấp, nước thải có chứa flo cần được thải ra, sử dụng PAC cho quá trình xử lý đông tụ sâu, nước được xử lý có thể đáp ứng tiêu chuẩn xả thải cấp quốc gia. Phương pháp kết tủa để xử lý nước thải có chứa florua vận hành đơn giản, có hiệu quả rõ ràng và chi phí thấp, tuy nhiên, nó có thể gây ô nhiễm thứ cấp và vẫn không thể đáp ứng yêu cầu xả thải sau khi xử lý. 

2. Phương pháp hấp phụ

       Phương pháp hấp phụ để xử lý nước thải chứa florua là phương pháp sử dụng tác dụng hấp phụ của hàng loạt chất hấp phụ để loại bỏ florua ra khỏi nước thải. Hiệu quả hấp phụ phụ thuộc phần lớn vào vật liệu hấp phụ. Các vật liệu hấp phụ hiện được sử dụng để xử lý nước thải chứa flo bao gồm các chất hấp phụ polyme như chitosan, sợi than hoạt tính, tro bay, v.v.; các chất hấp phụ khoáng thiên nhiên như bentonite, zeolit, v.v.; chứa chất hấp phụ, chất hấp phụ chứa lanthanum, xeri cũng như mảnh ghép polyacrylamide và chất hấp phụ than sinh học. Chìa khóa của việc sử dụng chất hấp phụ để xử lý nước thải chứa flo là nâng cao hiệu quả xử lý, giúp chất hấp phụ có thể được tái sử dụng và khắc phục ảnh hưởng của các yếu tố gây nhiễu. Điều này đòi hỏi phải nghiên cứu chuyên sâu về cơ chế hấp phụ và không ngừng phát triển các phương pháp mới, hiệu quả. và chất hấp phụ rẻ tiền.

       Theo một nghiên cứu về phương pháp bán khô để điều chế bentonite biến tính hydroxycalcium và xử lý nước thải có chứa flo dưới sự trao đổi hydroxyl và F- giữa các lớp bentonite và hoạt động chung của Ca2+ và F-. kết quả cho thấy bentonite biến tính có tác động tích cực đến nước thải có chứa flo. Thời gian xử lý ngắn và có thể đạt được trạng thái cân bằng trong 160 phút; điều kiện axit có lợi cho phản ứng hấp phụ và khả năng hấp phụ tối đa có thể là 31,83 mg / g. đạt được khi giá trị pH được kiểm soát ở mức 1,72. Một nghiên cứu khác đã chỉ ra rằng những thiếu sót của alumina hoạt tính trong việc loại bỏ florua trong nước, chẳng hạn như khả năng hấp phụ thấp và tốc độ hấp phụ chậm, sử dụng dung dịch nhôm sunfat để biến đổi alumina hoạt hóa. cải thiện hiệu suất loại bỏ florua, trong vòng 25 phút Đạt đến trạng thái cân bằng hấp phụ, nồng độ ion florua trong nước thải giảm từ 19 mg/L xuống 0,010 mg/L và hiệu suất loại bỏ florua đạt hơn 99%; đó là alumina hoạt hóa được biến đổi bởi lanthanum hydroxit, nhưng kém hơn so với sửa đổi kali và sắt sunfat có hiệu suất kém. Với việc không ngừng nghiên cứu sâu hơn và phát triển các vật liệu hấp phụ biến tính khác nhau, phương pháp hấp phụ có triển vọng ứng dụng tốt để xử lý nước thải có chứa flo. Tuy nhiên, do hầu hết các chất hấp phụ flo hiện đang trong giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và có những hạn chế nhất định trong xử lý thực tế, việc phát triển các chất hấp phụ mới, rẻ tiền và hiệu quả vẫn có ý nghĩa rất lớn.

3. Các phương pháp xử lý khác

  3.1 Phương pháp thẩm thấu ngược

      Phương pháp thẩm thấu ngược để xử lý nước thải có chứa florua là công nghệ sử dụng chức năng của màng bán thấm để tách các ion florua khỏi các phân tử khác trước khi xử lý, nước thải có chứa florua phải được xử lý trước để ngăn chặn chất lơ lửng làm nhiễm bẩn màng. Theo một nghiên cứu  đã nghiên cứu sử dụng quy trình lọc nano (NF) -thẩm thấu ngược (RO) để xử lý nước thải có hàm lượng flo thấp, kết quả cho thấy khi hàm lượng flo trong nước thải nhỏ hơn 80 mg/L. nước thải NF có thể đáp ứng các tiêu chuẩn xả thải cấp quốc gia trong một số điều kiện vận hành nhất định, nước sau khi xử lý RO sâu có thể đáp ứng các yêu cầu về nước để mạ điện; quy trình tích hợp này có thể được sử dụng để tái sử dụng nước thải có hàm lượng fluoride thấp. Chi phí của phương pháp thẩm thấu ngược quá cao, màng thẩm thấu ngược dễ bị ô nhiễm và tắc nghẽn trong quá trình xử lý nên hiếm khi được sử dụng trong thực tế.

  3.2 Ứng dụng vật liệu nano trong xử lý nước thải chứa Florua

       Với sự phát triển không ngừng của công nghệ nano, nhiều nhà nghiên cứu đã nghiên cứu ứng dụng vật liệu nano vào xử lý nước thải. Ví dụ: Ứng dụng chất hấp phụ nano-Fe3O4 biến đổi amino. Khi xử lý nước thải florua, nhận thấy rằng khi hàm lượng ion florua ban đầu là 20 mg/L, pH là 6, thời gian hấp phụ là 1 giờ, và liều lượng chất hấp phụ là 5 g/L Tỷ lệ loại bỏ ion florua có thể đạt tới 95%. Trong những năm gần đây, nhiều loại vật liệu nano mới đã được nghiên cứu và phát triển. Người ta tin rằng với việc không ngừng nghiên cứu sâu hơn, vật liệu nano sẽ có triển vọng rộng hơn trong việc xử lý nước thải có chứa flo.

4. Kết luận và triển vọng

       Khi mọi người ngày càng chú ý đến việc bảo vệ môi trường, đất nước ngày càng có yêu cầu cao hơn về xử lý nước thải của các công ty hóa chất tương ứng. Mặc dù hiện nay có nhiều phương pháp xử lý nước thải có chứa florua nhưng chúng đều có những nhược điểm nhất định. Trong quá trình xử lý thực tế, thường cần đưa ra những lựa chọn hợp lý dựa trên các điều kiện chất lượng nước cụ thể. Ví dụ, có thể sử dụng các phương pháp kết tủa để xử lý trước. Nước thải có chứa florua để giảm nhu cầu xử lý tiếp theo, sau đó sử dụng các phương pháp hấp phụ, phương pháp thẩm thấu ngược, v.v. để loại bỏ thêm các ion F- theo yêu cầu chất lượng nước tương ứng. Mặc dù một số vật liệu hấp phụ và vật liệu nano mới có thể xử lý nước thải chứa flo và giảm lượng florua xuống mức rất thấp, nhưng hầu hết chúng đều đang ở giai đoạn nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và vẫn còn nhiều chỗ cần cải tiến trước khi ứng dụng thực tế. Xu hướng nghiên cứu công nghệ xử lý nước thải có chứa florua cần hướng tới hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường và hiệu quả toàn diện mạnh mẽ; cơ chế loại bỏ florua cần được nghiên cứu sâu hơn và áp dụng vào thực tế ngành công nghiệp.