Το φθόριο χρησιμοποιείται ευρέως ως χαρακτικό σε βιομηχανίες όπως ημιαγωγοί και φωτοβολταϊκά, προερχόμενο κυρίως από υδροφθορικό οξύ (HF) και ρυθμισμένο υδροφθορικό οξύ (BHF). Το υπερβολικό ελεύθερο φθόριο είναι τοξικό για τους οργανισμούς και πρέπει να απομακρύνεται από τα βιομηχανικά λύματα. Η Ovivo, μια καναδική εταιρεία, έχει αναπτύξει μια συν-διαδικασία κεραμικής μεμβράνης για την επεξεργασία νερού που περιέχει φθόριο- (ιδιαίτερα HF-που περιέχει λύματα). Υπό όξινες συνθήκες (pH μικρότερο ή ίσο με 4), το ανθρακικό ασβέστιο αντιδρά με ιόντα φθορίου στα λύματα για να σχηματίσει σωματίδια φθοριούχου ασβεστίου (CaF2). Αυτά τα σωματίδια στη συνέχεια διαχωρίζονται από τα επεξεργασμένα λύματα με διήθηση με κεραμική μεμβράνη.
I. Υφιστάμενες τεχνολογίες αποφθορίωσης:
- Μέθοδος καθίζησης φθοριούχου ασβεστίου (μέθοδος ασβεστίτη/μέθοδος κρυστάλλωσης)
- Συνηθέστερα χρησιμοποιούμενα: Κατακρήμνιση ασβέστη + Πήξη / Κροκίδωση + Διαδικασία καθίζησης
- Alumina Adsorption, Ion Exchange
II. Μειονεκτήματα των παραδοσιακών διαδικασιών:
- Το παραγόμενο CaF2 είναι μια λεπτή σκόνη, που απαιτεί την προσθήκη πηκτικών.
- Μεγάλο αποτύπωμα συστήματος.
- Υψηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες, με αποτέλεσμα χαμηλή αξία χρήσης πόρων της λάσπης CaF2.
- Υψηλή κατανάλωση αντιδραστηρίου.
Επομένως, απαιτείται μια βελτιωμένη διαδικασία που να είναι σταθερή,-χαμηλού κόστους, να απαιτεί λιγότερο χώρο και να έχει χαμηλή κατανάλωση αντιδραστηρίου και ενέργειας.
Ο πυρήνας της διαδικασίας αποφθορίωσης με βάση την κεραμική μεμβράνη-είναι η αντίδραση ανθρακικού ασβεστίου (CaCO3) με ιόντα φθορίου (ειδικά HF) σε νερό υπό όξινες συνθήκες (pH μικρότερο ή ίσο με 4) για τη δημιουργία σωματιδίων φθοριούχου ασβεστίου (CaF2).
III. Βασικές Αρχές
- Τα σωματίδια ανθρακικού ασβεστίου δρουν ως κρύσταλλοι σπόρων και το CaF2 αναπτύσσεται στην επιφάνειά τους.
- Οι πυρήνες ανθρακικού ασβεστίου παραμένουν μέσα στα σωματίδια, σχηματίζοντας σωματίδια CaF2 μεγάλης-διαμέτρου που καθιζάνουν εύκολα.
- Μικρά σωματίδια CaF2 που δεν αναπτύσσονται στους κρυστάλλους των σπόρων συγκρατούνται από τη μεμβράνη.
- Δεν χρειάζονται πηκτικά ή κροκιδωτικά.
IV. Συνθήκες Διαδικασίας
1.Έλεγχος pH
- Βέλτιστο pH αντίδρασης: Μικρότερο ή ίσο με 4, κατά προτίμηση μικρότερο ή ίσο με 3,5.
- Το pH θα ανέλθει σε ασθενώς όξινο (περίπου 5-7) κατά τη διάρκεια της αντίδρασης.
2.Προσθήκη ανθρακικού ασβεστίου
- Μορφή: Σκόνη ή πολτός
- Μέγεθος σωματιδίων σκόνης: D90 Μικρότερο ή ίσο με 1 mm, κατά προτίμηση μικρότερο ή ίσο με 0,1 mm
- Excess dosage: CaCO₃/fluorine mass ratio >2
3.Χρόνος αντίδρασης
- Θερμοκρασία δωματίου, υπό συνθήκες ανάδευσης: 5-60 λεπτά, κατά προτίμηση 20-40 λεπτά.