Ⅰ 氟化鈣溶解度對照表
按照國家工業廢水排放標准，氟離子濃度應小於10 mg/L；對於飲用水，氟離子濃度要求在1 mg／L以下。含氟廢水的處理方法有多種，目前工程中應用最多的為化學沉澱、絮凝沉澱、吸附三種處理工藝。
1、化學沉澱法
對於高濃度含氟工業廢水，一般採用鈣鹽沉澱法，即向廢水中投加石灰，使氟離子與鈣離子生成CaF2沉澱而除去。該工藝具有方法簡單、處理方便、費用低等優點，但存在處理後出水很難達標、泥渣沉降緩慢且脫水困難等缺點。
氟化鈣在18 ℃時於水中的溶解度為16.3 mg/L，按氟離子計為7.9 mg／L，在此溶解度的氟化鈣會形成沉澱物。氟的殘留量為10～20 mg/L時形成沉澱物的速度會減慢。當水中含有一定數量的鹽類，如氯化鈉、硫酸鈉、氯化銨時，將會增大氟化鈣的溶解度。因此用石灰處理後的廢水中氟含量一般不會低於20～30 mg／L。
石灰的價格便宜，但溶解度低，只能以乳狀液投加，由於生產的CaF2沉澱包裹在Ca(OH)2顆粒的表面，使之不能被充分利用，因而用量大。投加石灰乳時，即使其用量使廢水pH達到12，也只能使廢水中氟離子濃度下降到15 mg/L左右，且水中懸浮物含量很高。當水中含有氯化鈣、硫酸鈣等可溶性的鈣鹽時，由於同離子效應而降低氟化鈣的溶解度。含氟廢水中加入石灰與氯化鈣的混合物，經中和澄清和過濾後，pH為7～8時，廢水中的總氟含量可降到10 mg／L左右。
為使生成的沉澱物快速聚凝沉澱，可在廢水中單獨或並用添加常用的無機鹽混凝劑(如三氯化鐵)或高分子混凝劑(如聚丙烯醯胺)。為不破壞這種已形成的絮凝物，攪拌操作宜緩慢進行，生成的沉澱物可用靜止分離法進行固液分離。在任何pH下，氟離子的濃度隨鈣離子濃度的增大而減小。在鈣離子過剩量小於40 mg／L時，氟離子濃度隨鈣離子濃度的增大而迅速降低，而鈣離子濃度大於100 mg／L時氟離子濃度隨鈣離子濃度變化緩慢。
因此，在用石灰沉澱法處理含氟廢水時不能用單純提高石灰過剩量的方法來提高除氟效果，而應在除氟效率與經濟性二者之間進行協調考慮，使之既有較好的除氟效果又盡可能少地投加石灰。這也有利於減少處理後排放的污泥量。
2、絮凝沉澱法
氟離子廢水的絮凝沉澱法常用的絮凝劑為鋁鹽。鋁鹽投加到水中後，利用Al3+與F- 的絡合以及鋁鹽水解中間產物和最後生成的Al(OH)3(am)礬花對氟離子的配體交換、物理吸附、卷掃作用去除水中的氟離子。與鈣鹽沉澱法相比，鋁鹽絮凝沉澱法具有葯劑投加量少、處理量大、一次處理後可達國家排放標準的優點。硫酸鋁、聚合鋁等鋁鹽對氟離子都具有較好的混凝去除效果。
使用鋁鹽時，混凝最佳pH為6.4～7.2，但投加量大，根據不同情況每 m3水需投加150～1000 g，這會使出水中含有一定量的對人體健康有害的溶解鋁。使用聚鋁後，投加量可減少一半左右，絮凝沉澱的pH范圍擴大到5～8 。聚鋁的除氟效果與聚鋁本身的性質有關，鹼化度為75%的聚鋁除氟最佳，投加量以水中F與 Al的摩爾比為0.7左右時最佳。鋁鹽絮凝沉澱法也存在著明顯的缺點，即使用范圍小，若含氟量大，混凝劑使用量多，處理費用較大，產生污泥量多；氟離子去除效果受攪拌條件、沉降時間等操作因素及水中SO42-，Cl-等陰離子的影響較大，出水水質不夠穩定，這與目前對混凝除氟機理認識還很不夠有關，研究絮凝除氟機理具有明顯的現實意義。
鋁鹽絮凝去除氟離子機理比較復雜，主要有吸附、離子交換、絡合沉降三種作用機理。
(1)吸附。
鋁鹽絮凝沉澱除氟過程為靜電吸附，最直接的證據是AC或PAC含氟絮體由於吸附了帶電荷的氟離子，正電荷被部分中和，相同pH條件下ζ電位要比其本身絮體要低。另一證據是當水中SO42-，Cl-等陰離子的濃度較高時，由於存在競爭，會使絮凝過程中形成的Al(OH)3礬花對氟離子的吸附容量顯著減少。
(2)離子交換。
氟離子與氫氧根的半徑及電荷都相近，鋁鹽絮凝除氟過程中，投加到水中的 Al13O4(OH)147+等聚羥陽離子及其水解後形成的無定性Al(OH)3(am)沉澱，其中的OH-與F-發生交換，這一交換過程是在等電荷條件下進行的，交換後絮體所帶電荷不變，絮體的ζ電位也不會因此升高或降低，但這一過程中釋放出的OH-，會使體系的pH升高，說明離子交換也是鋁鹽除氟的一個重要的作用方式。
(3)絡合沉澱。
F-能與Al3+等形成從AlF2+，AlF2+，AlF3到 AlF63-共6種絡合物，溶液化學平衡的計算表明，在F-濃度為1×10-4～1×10-2 mol/L的鋁鹽混凝除氟體系中，pH為5～6的情況下，主要以AlF2+， AlF3，AlF4- 和AlF52-等形態存在，這些鋁氟絡合離子在絮凝過程中會形成鋁氟絡合物 (AlFx(OH)(3-x)和Na(x-3)AlFx)或夾雜在新形成的 Al(OH)3(am)絮體中沉降下來，絮體的IR和XPS譜圖最終觀察到的鋁氟絡離子AlFx(3-x)+一部分是絡合沉降作用的結果，另一部分則可能是離子交換的產物。
3、吸附法
用於除氟的常用吸附劑主要有活性氧化鋁、斜發沸石、活性氧化鎂，近年來還報道了氟吸附容量較高的羥基磷灰石、氧化鋯等。利用這些吸附劑可將氟濃度為10 mg/L的廢水處理到1 mg/L以下，達到飲用水的標准。這些吸附劑的基本情況總結於表1。表1列出的為原水氟質量濃度為10 mg/L左右和最佳運行條件下的常用氟吸附劑吸附容量變化范圍。
表1：常用氟吸附劑的吸附容量變化范圍
吸附法一般將吸附劑裝入填充柱，採用動態吸附方式進行，操作簡便，除氟效果穩定，但存在如下缺點：
(1)吸附容量低。
由表1可見，常用的吸附劑如斜發沸石和活性氧化鋁吸附容量都不大，在0.06～2 mg/g之間。新近報道的羥基磷酸鈣的氟吸附量可達3.5 mg/g，活性氧化鎂的氟吸附為6～14 mg/g，但使用過程中易流失。以稀土氧化鋯為主製成的氟吸附劑的吸附量可高達30 mg/g。這些新型的吸附劑雖價格比較貴，但處理後，吸附容量下降緩慢，可反復使用，是一個發展方向。粉煤灰中含有活性氧化鋁，也可用於處理含氟廢水，可直接往廢水中投加，以廢治廢，成本低廉，缺點是氟吸附量小，投加量大，通常需投加40～100 mg/L才能使出水氟含量達到排放標准。
(2)處理水量小。
當水中氟離子濃度為5 mg/L時，每kg吸附劑一般只能處理10～1000 L 水，且吸附時間一般在0.5 h以上。吸附法只適用於處理水量較小的場合，如飲用水處理。
幾種除氟技術比較
(1)利用化學沉澱法可以處理高濃度的含氟廢水，氟離子初始濃度為1000～3000mg/L 時，石灰法處理後的最終濃度可達20～30 mg／L，該法操作簡便，處理費用低。但由於泥渣沉降速度慢，需要添加氯化鈣或其它絮凝劑，使沉澱加速。設法提高鈣離子濃度及保持高的 pH而使氟化鈣沉降是降低氟離子濃度的主要途徑。另外，聯合使用磷酸鹽、鎂鹽、鋁鹽等，比單純用鈣鹽除氟效果好。
(2)絮凝沉澱法對高濃度含氟水除氟效果差，處理後水中硫酸根濃度偏高。
(3)吸附法適用於水量較小的飲用水深度處理，吸附劑大多起陰離子交換作用，因此除氟效果十分明顯，但都要加特殊的處理劑和設置特定設備，處理費用往往高於沉澱法，且操作復雜。使用羥基磷灰石活性氧化鎂稀土金屬氧化物等新型吸附劑可提高處理效果。
(4)對於高濃度的含氟廢水往往需進行兩步處理，先用石灰進行沉澱，使氟含量降低到20 ～30 mg／L，繼而用吸附劑處理使氟含量降到10 mg/L以下。
(5)鑒於含氟廢水在種類、數量、氟含量及其它的污染物等方面差異甚大，因此在選擇處理方法時，要根據實際，因地制宜。尤其注重以廢治廢的綜合治理。
(6)含氟水處理過程中，各種除氟機理有可能同時發生。開展除氟機理的研究工作，有助於現有除氟工藝的改善和除氟新方法的開發。
Ⅱ 工業大部分去除污水中的鉀離子的用什麼方法
用過硫酸鉀（或硝酸－高氯酸）為氧化劑，將未經過濾的水樣消解，用鉬酸銨分光光度測定總磷的方法。
總磷包括溶解的、顆粒的、有機的和無機磷。
本標准適用於地面水、污水和工業廢水。
取25mL試料，本標準的最低檢出濃度為0.01mg/L，測定上限為0.6mg/L。
在酸性條件下，砷、鉻、硫干擾測定。
2 原理
在中性條件下用過硫酸鉀（或硝酸－高氯酸）使試樣消解，將所含磷全部氧化為正磷酸鹽。在酸性介質中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸後，立即被抗壞血酸還原，生成藍色的絡合物。
3 試劑
本標准所用試劑除另有說明外，均應使用符合國家標准或專業標準的分析試劑和蒸餾水或同等純度的水。
3.1 硫酸(H2SO4)，密度為1.84g/mL。
3.2 硝酸(HNO3)，密度為1.4g/mL。
3.3 高氯酸(HClO4)，優級純，密度為1.68g/mL。
3.4 硫酸(H2SO4)，1：1。
3.5 硫酸，約c(1/2H2SO4)＝1mo1/L：將27mL硫酸(3.1)加入到973mL水中。
3.6 氫氧化鈉(NaOH)，1mo1/L溶液：將40g氫氧化鈉溶於水並稀釋至1000mL。
3.7 氫氧化鈉(NaOH)，6mo1/L溶液；將240g氫氧化鈉溶於水並稀釋至1000mL。
3.8 過硫酸鉀，50g/L溶液：將5g過硫酸鉀(K2S2O8)溶解干水，並稀釋至100mL。
3.9 抗壞血酸，100g/L溶液：溶解10g抗壞血酸(C6H8O6)於水中，並稀釋至100mL。
此溶液貯於棕色的試劑瓶中，在冷處可穩定幾周。如不變色可長時間使用。
3.10 鉬酸鹽溶液：溶解13g鉬酸銨[(NH4)6Mo7O24·4H2O]於100mL水中。溶解0.35g酒石酸銻鉀[KSbC4H4O7· 1 H2O]於100mL水中。在不斷攪拌下把鉬酸銨溶液徐徐加到300mL硫酸(3.4)中，加酒石酸銻鉀溶液並且混合均勻。
此溶液貯存於棕色試劑瓶中，在冷處可保存二個月。
3.11 濁度-色度補償液：混合兩個體積硫酸(3.4)和一個體積抗壞血酸溶液(3.9)。使用當天配製。
3.12 磷標准貯備溶液：稱取0.2197±0.001g於110℃乾燥2h在乾燥器中放冷的磷酸二氫鉀(KH2PO4)，用水溶解後轉移至1000mL容量瓶中，加入大約800mL水、加5mL硫酸(3.4)用水稀釋至標線並混勻。1.00mL此標准溶液含50.0μg磷。
本溶液在玻璃瓶中可貯存至少六個月。
3.13 磷標准使用溶液：將10.0mL的磷標准溶液(3.12)轉移至250mL容量瓶中，用水稀釋至標線並混勻。1.00mL此標准溶液含2.0μg磷。
使用當天配製。
3.14 酚酞，10g/L溶液：0.5g酚酞溶於50mL95％乙醇中。
4 儀器
實驗室常用儀器設備和下列儀器。
4.1 醫用手提式蒸汽消毒器或一般壓力鍋(1.1～1.4kg/cm2)。
4.2 50mL具塞(磨口)刻度管。
4.3 分光光度計。
註：所有玻璃器皿均應用稀鹽酸或稀硝酸浸泡。
5 采樣和樣品
5.1 採取500mL水樣後加入1mL硫酸(3.1)調節樣品的pH值，使之低於或等於1，或不加任何試劑於冷處保存。
註：含磷量較少的水樣，不要用塑料瓶采樣，因易磷酸鹽吸附在塑料瓶壁上。
5.2 試樣的制備：
取25mL樣品(5.1)於具塞刻度管中(4.2)。取時應仔細搖勻，以得到溶解部分和懸浮部分均具有代表性的試樣。如樣品中含磷濃度較高，試樣體積可以減少。
6 分析步驟
6.1 空白試樣
按(6.2)的規定進行空白試驗，用水代替試樣，並加入與測定時相同體積的試劑。
6.2 測定
6.2.1 消解
6.2.1.1 過硫酸鉀消解：向(5.2)試樣中加4mL過硫酸鉀(3.8)，將具塞刻度管的蓋塞緊後，用一小塊布和線將玻璃塞扎緊(或用其他方法固定)，放在大燒杯中置於高壓蒸汽消毒器(4.1)中加熱，待壓力達1.1kg/cm2，相應溫度為120℃時、保持30min後停止加熱。待壓力表讀數降至零後，取出放冷。然後用水稀釋至標線。
註：如用硫酸保存水樣。當用過硫酸鉀消解時，需先將試樣調至中性。
6.2.1.2 硝酸-高氯酸消解：取25mL試樣(5.1)於錐形瓶中，加數粒玻璃珠，加2mL硝酸(3.2)在電熱板上加熱濃縮至10mL。冷後加5mL硝酸(3.2)，再加熱濃縮至10mL，放冷。加3mL高氯酸(3.3)，加熱至高氯酸冒白煙，此時可在錐形瓶上加小漏斗或調節電熱板溫度，使消解液在錐形瓶內壁保持迴流狀態，直至剩下3～4mL，放冷。
加水10mL，加1滴酚酞指示劑(3.14)。滴加氫氧化鈉溶液(3.6或3.7)至剛呈微紅色，再滴加硫酸溶液(3.5)使微紅剛好退去，充分混勻。移至具塞刻度管中(4.2)，用水稀釋至標線。
註：①用硝酸-高氯酸消解需要在通風櫥中進行。高氯酸和有機物的混合物經加熱易發
生危險，需將試樣先用硝酸消解，然後再加入硝酸-高氯酸進行消解。
②絕不可把消解的試作蒸干。
③如消解後有殘渣時，用濾紙過濾於具塞刻度管中，並用水充分清洗錐形瓶及濾
紙，一並移到具塞刻度管中。
④水樣中的有機物用過硫酸鉀氧化不能完全破壞時，可用此法消解。
6.2.2 發色
分別向各份消解液中加入1mL抗壞血酸溶液(3.9)混勻，30s後加2mL鉬酸鹽溶液(3.10)充分混勻。
註：①如試樣中含有濁度或色度時，需配製一個空白試樣(消解後用水稀釋至標線)然
後向試料中加入3mL濁度-色度補償液(3.11)，但不加抗壞血酸溶液和鉬酸鹽溶液。然
後從試料的吸光度中扣除空白試料的吸光度。
②砷大於2mg/L干擾測定，用硫代硫酸鈉去除。硫化物大於2mg/L干擾測定，
通氮氣去除。鉻大於50mg/L干擾測定，用亞硫酸鈉去除。