铝剂除氟潜藏风险 非铝技术创领新章

近日，南京大学张孝林副教授课题组以Formation of aluminum-fluoride complexes compromises defluoridation efficiency of aluminum-based coagulation为题，发表在环境领域权威期刊Environmental Science & Technology中（原文链接：http://doi.org/10.1021/acs.est.4c04722），该项研究揭示了药剂法与铝系材料在工业废水深度除氟中的风险与机制，可为工业废水中氟化物形态与总量分析提供理论指导与方法参考。

光伏、半导体、新能源汽车及氟化工等战略新兴行业的快速发展使人类活动成为水体氟污染的重要来源。据估计，我国每年产生数十亿吨含氟废水，对水环境与人体健康构成严重威胁。近年来，随着各地将工业废水氟化物排放标准提升至地表水质标准要求（I-III类水:≤1 mg/L，IV-V类水:≤1.5 mg/L），工业废水深度除氟需求日渐凸显。

鉴于铝与氟之间展现出强大的配位能力，现有技术大量选择铝盐混凝沉淀剂或载铝吸附树脂等用于工业废水深度除氟。虽然仍存在沉淀药剂需大幅过量投加以及吸附剂长期稳定性不足等问题，大量研究与工程实践已表明可将氟化物降至1~1.5 mg/L以下。然而，近期南京大学张孝林副教授课题组研究发现，由于沉淀剂过量及吸附剂流失等问题，水中存在的余铝会使部分氟以氟-铝络合物的形式残留。从而造成一个不容忽视的隐患:在环境变化（如pH值波动、盐度增加）或时间推移下，这些络合态氟有可能重新解离为游离氟，导致水质再度恶化。

课题组结合19F/23Al核磁共振波谱（NMR）与电喷雾质谱（ESI-MS）等现代分析方法，证明处理出水中的氟化物以游离氟（F-）、可交换态氟（Exchangeable F, EF）与不可交换态氟（Non-exchangeable F, NEF）三种主要形式存在。实验数据显示，即便初始时游离氟含量极低（不足0.5 mg/L），但随时间的推移，EF与NEF逐渐转化为游离氟，导致48小时内其浓度增至2-3 mg/L，对水质安全造成潜在威胁。

图：药剂法混凝处理后残留氟形态(a)与检测方法(b)示意，光伏废水混凝处理后氟形态分布(c)与转化(d)

基于上述研究，皇冠体育研发团队通过对生产工序的详细研究，有针对性地提出解决方案，创新迭代：

加大推广低铝、零铝除氟技术

考虑到氟-铝络合物的可逆转变的不稳定性，低铝或零铝除氟技术或成环保新趋势，皇冠体育研发团队开发了强配位-沉淀专用除氟剂、协同沉淀除氟技术及装备、载锆型纳米吸附树脂等创新材料，并在多个项目上成功应用。鉴于锆与氟之间具有更强大的配位能力，且其化学稳定性远超铝元素，因而能够与氟形成不可交换态氟化物或氟沉淀，有效避免因锆元素流失而造成的水体二次污染，为工业废水深度除氟开辟了一条更为安全、高效的新路径。

纳米材料深度除氟装备更加可靠

多年来，皇冠体育与南京大学紧密合作、联合攻关，面向工业废水深度除氟需求，经过十多年的持续研发，倾力打造的以纳米吸附材料为核心的工业废水深度除氟装备不仅可将各类废水中氟化物稳定降至1毫克/升以下，且能大幅降低运营成本。目前相关技术已累计处理含氟废水6000万吨，并在持续推广应用中。