含氟废气的来源及危害教学内容

含氟废气的来源及危

害

1含氟废气的来源及危害

1.1含氟废气的来源

含氟废气通常是指含有气态氟化氢、四氟化硅、的工业废气。主要来自于化工、冶金、建材、热电等行业对含氟矿石在高温下的煅烧、熔融或化学反应过程，譬如用硫酸分解磷矿粉会释放出HF气体，HF又与磷矿石中的二氧化硅反应释放出SiF4气体。因此，电解铝厂、水泥厂、火电厂、磷酸及磷肥厂等是含氟废气的主要来源，见表1。

1.2含氟废气的危害

氟是人体需要的微量元素之一，有助于身体正常代谢；牙齿治疗和保健也需用到含氟药物，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。人体氟元素主要是通过水和食物正常摄取，按尿检规定的氟正常值，成人应＜1.6mg/L(人均氟离子总量／尿液量)；而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。长期接触低浓度含氟气体则会造成慢性中毒，表现为鼻出血、齿龈炎、氟斑牙、牙齿变脆等症状，还可见持久性消化道、呼吸道疾病。

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：工作场所空气中所含HF的最高容许质量浓度为2mg/m3（按F计）；其他氟化物按8h工作日、40h工作周计平均容许质量浓度为2mg/m3（按F计）；而氟的容许浓度比HF还要低7倍。

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。所有这些，除了对人群造成各种危害外，还对动植物造成危害，氟污染严重时可致动物死亡、植物坏死。因此，工业生产所产生的含氟废气必须净化合格才能排放。

2含氟废气的净化

2. 1吸收净化法

HF极易溶于水而成氢氟酸，能和许多碱性物质发生反应生成氟化盐，如与氨有以下反应：

NH3+HF→NH4F

SiF4也极易溶于水，生成氟硅酸和硅胶，反应式为：

3SiF4+2H2O→2H2SiF6+SiO2↓

SiF4还能和许多碱性物质发生反应生成氟硅酸盐和硅胶，如与氨水有以下反应：

3SiF4+4NH3+(n+2)H2O→2(NH4)2SiF6+SiO2·nH2O

因此，采用水或碱液吸收的方法，能很容易地脱除废气中的HF和SiF4。

2.1.1水吸收

水吸收含氟废气多用于磷肥生产中，因加工磷矿时氟是以SiF4气体形式逸出，将其用水吸收即得氟硅酸，故在处理废气达标的同时可回收氟资源，继而生产氟硅酸钠及其他氟化物。由于磷肥品种、生产方法和含氟尾气的气量、温度、组成不同，水吸收脱氟的流程及设备亦有不同，一般包括除尘、吸收、除雾、排空等步骤，同时水溶液脱吸后循环使用。

因HF及SiF4都极易溶于水，所以水吸收液相阻力小，维持低温有利于提高吸收率，并且选择喷洒式吸收设备（如喷射塔）较为合适。通常，普钙厂所排废气中含氟量高（约28-32g/m3），温度低(约75-80℃)，粉尘少，一般水洗前不设除尘装置，而采用拨水轮作一级吸收，文丘里作二级吸收，氟吸收率可达98%；也有采用“一室加一塔”(拨水轮吸收室+湍球塔或旋流板塔）、“二室加一塔”流程的，可使氟吸收率高达99.9%。而钙镁磷肥厂高炉所排。废气中粉尘较多，成分复杂，温度高(250-400℃)，但含氟量较低(1-3g/m3)，净化难度要大些，所以一般先经重力或旋风除尘，然后进行降温，再经旋喷水吸收后排空，脱氟率约为90%。

水吸收净化法比较经济，水价廉易得，且脱氟率较高。但存在两个缺点，一是腐蚀性强，这是由于产物氢氟酸、氟硅酸所致，因此设备及管道需采用聚氯乙烯或玻璃钢制作；二是硅胶析出后沉积易堵塞设备和管道，且在沉清池排放硅胶时会夹带氟硅酸，造成氟资源流失。

2.1.2碱液吸收

碱液吸收含氟废气中HF和SiF4，常以氨水、石灰乳和纯碱、烧碱溶液作吸收剂，脱氟效率较高，且能将有害物质转化为有用物质，吸收液可再生循环使用。由于碱液吸收的产物为盐类，故可减轻对设备管道的腐蚀作用，还可直接制取各种氟盐，这是碱‘液吸收优于水吸收之处。碱液吸收净化法在冶金、化工企业应用较广。

电解铝厂烟气脱氟中，采用碳酸钠溶液作吸收荆时，是以Na2CO3吸收HF生成NaF，然后与氢氧化铝（由加入溶液的铝酸钠水解析出）反应合成冰晶石：

2A1(OH)3+12NaF+3CO2→2Na3AlF6+3Na2CO3+3H2O

反应伴生的Na2CO3再参与吸收液循环，母液经沉降、过滤、干燥得成品冰晶石，脱氟后的气体经除雾排空。

磷肥厂含氟废气的处理，在用氨水作吸收剂时，NH4OH与废气中的SiF4和HF作用，生成氟硅酸铵或氟化铵，再先后与硫酸铝和硫酸钠作用，制成冰晶石。一般需经过除尘、洗涤吸收、氧化、氨化、过滤、合成、离心分离、烘干等步骤。

2.2吸附净化法

吸附净化法用于含氟废气净化，是利用吸附剂对氟的选择性吸附来实现脱氟的，适用于处理含氟量不高的废气。

常用的工业吸附剂有活性炭、活性氧化铝、分子筛、硅胶、硅藻土、沸石等。脱氟吸附剂的选择，主要是看对氟有较强吸附能力或亲和力，比表面积大，并且固体表面微孔不易被堵塞等。活性氧化铝是一种极性吸附剂，白色粉末状，无毒，不导电，机械强度好，且对蒸汽和多数气体稳定，循环使用后其性能变化很小，并可在移动床中使用，而且在烟气处理中Al2O3对HF的吸附优先于SO2，因此常用于对含氟废气的吸附。氧化铝在将HF或SiF4吸附下来后，生成三氟化铝等氟化物，或仅将其吸附于自身表面，再生后循环使用。