Il fluoro è ampiamente utilizzato come agente mordenzante in settori quali quello dei semiconduttori e del fotovoltaico, originato principalmente dall'acido fluoridrico (HF) e dall'acido fluoridrico tamponato (BHF). Un eccesso di fluoro libero è tossico per gli organismi e deve essere rimosso dalle acque reflue industriali. Ovivo, un'azienda canadese, ha sviluppato un co-processo a membrana ceramica per il trattamento dell'acqua contenente fluoro- (in particolare delle acque reflue contenenti HF-). In condizioni acide (pH inferiore o uguale a 4), il carbonato di calcio reagisce con gli ioni fluoruro nelle acque reflue per formare particelle di fluoruro di calcio (CaF₂); queste particelle vengono poi separate dalle acque reflue trattate mediante filtrazione su membrana ceramica.
I. Tecnologie di defluorizzazione esistenti:
- Metodo di precipitazione del fluoruro di calcio (metodo della calcite/metodo di cristallizzazione)
- Utilizzo più comune: precipitazione della calce + coagulazione/flocculazione + processo di precipitazione
- Adsorbimento dell'allumina, scambio ionico
II. Svantaggi dei processi tradizionali:
- Il CaF₂ generato è una polvere fine che richiede l'aggiunta di coagulanti.
- Ampio ingombro del sistema.
- Elevato contenuto di impurità, con conseguente basso valore di utilizzo delle risorse dei fanghi CaF₂.
- Elevato consumo di reagenti.
Pertanto, è necessario un processo migliorato che sia stabile, a basso-costo, richieda meno spazio e abbia un basso consumo di reagenti ed energia.
Il nucleo del processo di defluorizzazione basato su membrana ceramica- è quello di far reagire il carbonato di calcio (CaCO₃) con gli ioni fluoruro (soprattutto HF) in acqua in condizioni acide (pH inferiore o uguale a 4) per generare particelle di fluoruro di calcio (CaF₂).
III. Principi chiave
- Le particelle di carbonato di calcio agiscono come cristalli di semi e il CaF₂ cresce sulla loro superficie.
- I nuclei di carbonato di calcio rimangono all'interno delle particelle, formando particelle di CaF₂ di grande-diametro che si depositano facilmente.
- Le piccole particelle di CaF₂ che non crescono sui cristalli del seme vengono trattenute dalla membrana.
- Non sono necessari coagulanti o flocculanti.
IV. Condizioni di processo
1.Controllo pH
- pH di reazione ottimale: inferiore o uguale a 4, preferibilmente inferiore o uguale a 3,5.
- Il pH aumenterà fino a diventare debolmente acido (circa 5-7) durante la reazione.
2.Aggiunta di carbonato di calcio
- Forma: polvere o impasto liquido
- Dimensione delle particelle di polvere: D90 Inferiore o uguale a 1 mm, preferibilmente Inferiore o uguale a 0,1 mm
- Excess dosage: CaCO₃/fluorine mass ratio >2
3.Tempo di reazione
- Temperatura ambiente, sotto agitazione: 5-60 minuti, preferibilmente 20-40 minuti.