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项目五 气态污染物净化学习任务三 含氟废气净化含氟废气来源、危害及处理工艺学习要求充分理解含氟废气的来源和危害掌握含氟废气净化方法-干法吸附法本次课学习内容含氟废气的来源含氟废气的危害含氟废气的来源含氟废气通常是指含有气态HF和SiF4的废气，主要来源于冶金工业的铝电解和炼钢过程，化学工业的磷肥生产，建材行业的陶瓷、玻璃、水泥、砖瓦等生产过程。氮氧化物的危害氟是人体需要的微量元素之一，有助于身体正常代谢；但氟是限量元素，摄人过多将对人体有害，甚至产生毒性反应引起病变。吸入气态氟化物却对人体有害，虽然生产性含氟废气的排放量不及含硫(SOx)含硝（NOx）废气的排放量大，但氟污染的毒性却较大。因为HF是具有强刺激性气味和强腐蚀性的有毒气体，SiF4是窒息性气体，它们对人的危害要比SO2气体大20倍左右；而氟对人的危害比HF更严重，低浓度吸入即会引起呼吸道疾病。含氟废气的危害含氟废气对人体的危害，有直接性感官刺激伤害，还有体内的积累性毒害，如侵入人体的氟约有50%在牙齿、骨骼中沉积。高浓度含氟气体对人的呼吸道和眼睛黏膜有刺激损伤作用，严重时可引起支气管炎、肺炎、肺水肿，发生呕吐、腹痛、腹泻等胃肠道疾患或中枢神经系统中毒症状，甚至使人窒息死亡。生产性氟及其化合物对从业者所致氟病，已列入中国“职业病目录”，属于法定的56种职业中毒疾患之一。因此，国家对职业接触氟及氟化物有限制性规定。含氟废气的危害另外，含氟废气的扩散、转移，包括夹杂在酸雨中的沉降，能形成对大气、水体、土壤的污染以及对建筑物、设备的腐蚀和臭氧层的破坏等。含氟废气的净化含氟废气的净化方法主要有湿法吸收和干法吸附。根据吸收剂的不同又将吸收净化法分为水吸收法和碱液吸收法。吸附净化法是将含氟废气通过装填固体吸附剂的吸附装置，将氢化氢吸附，从而达到除氟的目的。可采用工业氧化铝、氧化钙、氢氧化钙等作吸附剂。净化铝电解厂烟气常采用的吸附剂是工业氧化铝。含氟废气的净化（1）净化原理氟化铝对HF的吸附主要是化学吸附，同时伴有物理吸附，吸附的结果是在氧化铝表面上生成表面化合物——氟化铝，具体过程包括以下几个方面：1）HF在气相中的扩散；2）扩散的HF通过氧化铝表面的气膜到达其表面；3）HF被吸附在氧化铝表面上；4）被吸附的HF与氧化铝发生化学反应，生成表面化合物（AlF3）。Al1O3+ 6HF = 2AlF3+ 3H2O干法吸附法含氟废气的净化（2）氧化铝的性质对吸附的影响1）氧化铝晶型对吸附容量有很大影响，γ型氧化铝的吸附容量大；2）氧化铝的比表面积越大，吸附容量也越大；3）氧化铝湿度大小直接影响吸附净化能力。干法吸附法含氟废气的净化（3）工艺流程吸附净化流程有输送吸附工艺和沸腾床吸附工艺等。1）输送床吸附净化流程输送床吸附净化流程见下图。来自铝电解槽的含HF烟气通过管道进入输送床后加入的氧化铝粉末相混合。在管道中的高速气流带动下，氧化铝粉末高度分散，与HF充分接触，在很短时间内完成吸附过程，再经袋式过滤器分离干净；分离出来的氧化铝既可输入加料器进行循环吸附，也可返回铝电解槽。此法流程简单，运行可靠，便于管理。净化效率可达95%～98%，系统的总压降约为2.5～3kPa。干法吸附法含氟废气的净化含氟废气的净化2）沸腾床吸附净化流程沸腾床吸附法工艺流程见下图。由铝电解槽来的含氟烟气由沸腾床底部进气分配室进入沸腾床后，气体以一定速度通过床面上的氧化铝层，氧化铝则形成流态化的沸腾层，并与烟气中的HF混合、接触，完成吸附过程。气体携带的氧化铝，被沸腾床上部装设的袋式过滤器过滤下来，被净化的烟气由排风机排出。干法吸附法含氟废气的净化图2沸腾床吸附净化流程项目五 气态污染物净化学习任务三 含氟废气净化含氟废气净化工程案例学习要求掌握含氟废气净化方法-湿法净化法了解含氟废气净化工程案例含氟废气的净化湿法净化法湿法净化技术采用水、碱性溶液或某些盐类溶液来吸收含氟废气中氟化物，从而达到净化回收的目的。该技术的优点是净化设备体积小，易实现，净化工艺过程可连续操作和回收各种氟化物，净化效率高、效果好。其缺点是会造成二次污染，在寒冷地区需保温措施。常用的两种方法介绍如下：含氟废气的净化（1）水吸收法1）净化原理由于HF和SiF4都极易溶于水，多数情况下采用水吸收法来净化含氟气体。氟化氢溶于水生成氢氟酸，四氟化硅用水吸收成为一定浓度的氟硅酸H2SiF6和硅胶H2SiO3，H2SiF6与工业食盐反应后，可以副产氟硅酸钠，主要的化学方程式如下：SiF4+ 3H2O = 2H2SiF6+ H2SiO3↓2HF + SiF4= H2SiF62H2SiF6+ 2NaCl = Na2SiF6+ 2HCl含氟废气的净化2）工艺流程国内通常采用的脱氟流程多为二级吸收，根据使用的设备不同，分为一室一器、一室一塔、一室一旋、二室一塔、三塔等。这里的“室”是指拔水轮吸收室，一般用作一级吸收，其优点是不易堵塞，清理方便，但脱氟效率不高。“器”是指文丘里吸收器，“塔”是指湍球塔、喷淋塔、喷杯塔、旋流板塔等，脱氟效率可达98%以上。（1）水吸收法含氟废气的净化磷肥生产中，含氟废气的净化工艺流程因磷肥品种、生产方式、含氟废气的温度、气量、含氟量的不同而有所不同。普钙厂排含氟废气与高炉法钙镁磷肥厂排含氟废气相比，含氟量高（约28～32g/m3），温度低（约为75℃～80℃），粉尘少，一般水吸收前不设除尘装置，下图为普钙厂一室一旋脱氟流程，该流程分三个吸收段，各自循环，因而获得较高浓度的氟硅酸产品。含氟废气的净化图3普钙厂一室一旋脱氟工艺流程1—吸收法；2—旋流板塔；3，4—泵；5—贮水槽含氟废气的净化图4高炉法钙镁磷肥厂除尘脱氟流程1—除尘器；2—喷射吸收器；3—脱水器；4—热风炉；5—烟囱含氟废气的净化（2）碱液吸收法碱液吸收法是采用碱性物质NaOH、Na2CO3、氨水等吸收剂来脱除含氟尾气中的氟，同时得到副产品冰晶石。最常用的碱性物质是Na2CO3，也可以使用石灰乳作吸收剂，二者的使用有所区别。含氟废气的净化1）Na2CO3吸收法电解铝厂废气通过除尘后，送入吸收塔底部，与浓度为20~30g/L的Na2CO3溶液在塔内逆流接触，烟气中的HF与碱反应生成NaF，吸收脱氟后的气体经除雾后排空。主要反应方程式如下：HF + Na2CO3= NaF + NaHCO32HF + Na2CO3= 2NaF + CO2↑+ H2O在循环吸收过程中，当溶液中的NaF浓度达到25g/L后，再加入定量的偏铝酸钠溶液即制得冰晶石，反应式如下：6NF + 4NaHCO3+ NaAlO2= Na3AlF6+ 4Na2CO3+ 2H2O6NaF + 2CO2+ NaAlO2= Na3AlF6+ 2Na2CO3（2）碱液吸收法含氟废气的净化2）石灰乳吸收法用石灰乳作吸收剂净化含氟废气生成CaF2等废渣，可以经过滤、干燥后送去作橡胶或塑料的填料，主要反应式如下：3SiF4+ 2H2O = 2H2SiF6+ SiO2↓2H2SiF6+ 3Ca(OH)2= 3CaF2↓+ SiO2↓+ 4H2O2HF + Ca(OH)2= CaF2↓+ 2H2O该方法适用于排气量小，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）碱液吸收法含氟废气的净化工程案例以某个典型含氟废气处理实际工程为例，完成如下学习型工作任务：1、项目概况2、烟气特点3、处理要求4、主要工艺流程及技术参数5、主要设备选型及日常运行、维护、管理方法

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