Fluor wird häufig als Ätzmittel in Branchen wie der Halbleiter- und Photovoltaikindustrie verwendet und stammt hauptsächlich aus Flusssäure (HF) und gepufferter Flusssäure (BHF). Überschüssiges freies Fluorid ist giftig für Organismen und muss aus Industrieabwässern entfernt werden. Ovivo, ein kanadisches Unternehmen, hat ein Keramikmembran-Co--Verfahren zur Behandlung von fluoridhaltigem Wasser (insbesondere HF-haltigem Abwasser) entwickelt. Unter sauren Bedingungen (pH-Wert kleiner oder gleich 4) reagiert Calciumcarbonat mit Fluoridionen im Abwasser und bildet Calciumfluorid (CaF₂)-Partikel; Diese Partikel werden dann durch eine Keramikmembranfiltration vom gereinigten Abwasser abgetrennt.
I. Bestehende Defluoridierungstechnologien:
- Calciumfluorid-Fällungsmethode (Calcit-Methode/Kristallisationsmethode)
- Am häufigsten verwendet: Kalkfällung + Koagulation/Flockung + Fällungsprozess
- Aluminiumoxidadsorption, Ionenaustausch
II. Nachteile traditioneller Verfahren:
- Das erzeugte CaF₂ ist ein feines Pulver, das die Zugabe von Koagulanzien erfordert.
- Großer System-Footprint.
- Hoher Verunreinigungsgehalt, was zu einem geringen Ressourcennutzungswert des CaF₂-Schlamms führt.
- Hoher Reagenzverbrauch.
Daher ist ein verbesserter Prozess erforderlich, der stabil und kostengünstig ist, weniger Platz benötigt und einen geringen Reagenzien- und Energieverbrauch aufweist.
Der Kern des auf Keramikmembranen-basierten Defluoridierungsprozesses besteht darin, Calciumcarbonat (CaCO₃) mit Fluoridionen (insbesondere HF) in Wasser unter sauren Bedingungen (pH-Wert kleiner oder gleich 4) zu reagieren, um Calciumfluorid (CaF₂)-Partikel zu erzeugen.
III. Grundprinzipien
- Calciumcarbonatpartikel wirken als Impfkristalle, auf deren Oberfläche CaF₂ wächst.
- Calciumcarbonatkeime verbleiben in den Partikeln und bilden CaF₂-Partikel mit großem -Durchmesser, die sich leicht absetzen.
- Kleine CaF₂-Partikel, die nicht auf den Impfkristallen wachsen, werden von der Membran zurückgehalten.
- Es sind keine Gerinnungs- oder Flockungsmittel erforderlich.
IV. Prozessbedingungen
1. pH-Kontrolle
- Optimaler pH-Wert der Reaktion: Weniger als oder gleich 4, vorzugsweise weniger als oder gleich 3,5.
- Der pH-Wert steigt während der Reaktion auf einen schwach sauren Wert (ca. 5–7).
2. Calciumcarbonat-Zugabe
- Form: Pulver oder Aufschlämmung
- Pulverpartikelgröße: D90 Weniger als oder gleich 1 mm, vorzugsweise weniger als oder gleich 0,1 mm
- Excess dosage: CaCO₃/fluorine mass ratio >2
3. Reaktionszeit
- Raumtemperatur, unter Rührbedingungen: 5–60 Minuten, vorzugsweise 20–40 Minuten.