进入大气的氟与氟化氢主要是由于火山气体及含氟岩石风化释放造成的,在炼铝、炼钢厂,水泥、玻璃、搪瓷制造,磷肥和氟塑料生产厂等工业部门的废气中含有HF、Si F4等含氟气体。据统计,生产1t普钙排出废气250~300m3,其中含氟浓度15~25g/m3,其中主要是Si F4气体,其次是雾状氟硅酸。在磷肥生产中所用磷矿石中含氟量的30%~40%变成气态逸出。在烧制砖瓦、陶器时亦有HF、Si F4逸出,其逸出量约为黏土含氟量30%~90%,一般都排入大气。煤燃烧时,其中的氟约有78%~100%排放出来,所以大量耗煤的工业部门也成为氟污染源,在以冰晶石为原料的电解铝生产中,每生产1t铝将排出氟尘6~8kg、氟化物17~23kg,其中大部分为HF和Si F4。
含氟废气中的氟是以HF、Si F4及H2Si F6(氟硅酸)等形式存在,以HF最为普遍,且危害最大。
氟可以和人体内的钙、镁等离子结合,使骨细胞能量供应不足,造成骨细胞营养不良,并使骨中钙代谢紊乱、钙吸收和积蓄过程减缓,甚至可从骨组织游离出来,重者骨质疏松、增殖或变形并易于发生自发性骨折,即所谓氟骨症。此外,氟对造血系统(贫血)、泌尿系统、神经系统(包括肌无力、感觉异常、肢体疼痛等)、心血管系统(可促成动脉或冠状动脉硬化和心肌炎)、皮肤(发痒、疼痛、湿疹及各种皮炎)等有影响。
对于工业中的含氟废气,主要采用的是液体吸收的方法。常见的有吸收材料有碱类物质和水。
1)碱吸收
碱吸收法是采用碱性物质Na OH、Na2CO3、氨水等作为吸收剂来脱除含氟尾气中的氟等有害物质,并得到副产物冰晶石。最常用的碱性物质是Na2CO3,也可以采用石灰乳作吸收剂,两者的使用有所区别。
石灰乳吸收净化原理是用石灰乳作为吸收剂净化含氟废气生成Ca F2等废渣,可采用抛弃法,也可以经过滤、干燥后送去做橡胶或塑料的填料,反应式为
3Si F4+2H2O=2H2Si F6+Si O2↓ (213)
H2Si F6+3Ca(OH)2=3Ca F2↓+Si O2↓+4H2O(214)
2HF+Ca(OH)2=3Ca F2↓+4H2O(215)
碱吸收适用于排气量较小、废气中含氟量低,回收氟有困难的企业,如搪瓷厂、玻璃马赛克厂、水泥厂等。
2)水吸收
水吸收法就是用水作为吸收剂来洗涤含氟废气,副产氟硅酸,继而生产氟硅酸钠,回收氟资源。水易得,比较经济,但对设备有腐蚀作用。就目前来看,水吸收法净化含氟废气主要应用于磷肥生产中。
由于Si F4和HF都极易溶于水,HF溶解于水生成氢氟酸,Si F4溶于水生成氟硅酸(H2Si F6)和硅胶(Si O2)。Si F4与HF反应生成H2Si F6,反应式如下。
3Si F4+2H2O=2H2Si F6+Si O2↓ (216)
2HF+Si F4=H2Si F6(217)
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