El flúor se utiliza ampliamente como agente decapante en industrias como las de semiconductores y fotovoltaicas, y se origina principalmente a partir de ácido fluorhídrico (HF) y ácido fluorhídrico tamponado (BHF). El exceso de fluoruro libre es tóxico para los organismos y debe eliminarse de las aguas residuales industriales. Ovivo, una empresa canadiense, ha desarrollado un co-proceso de membrana cerámica para tratar agua que contiene fluoruro-(especialmente aguas residuales que contienen HF-). En condiciones ácidas (pH inferior o igual a 4), el carbonato de calcio reacciona con los iones de fluoruro en las aguas residuales para formar partículas de fluoruro de calcio (CaF₂); Luego, estas partículas se separan del agua residual tratada mediante filtración con membrana cerámica.
I. Tecnologías de defluoración existentes:
- Método de precipitación de fluoruro de calcio (método de calcita/método de cristalización)
- Más comúnmente utilizado: Precipitación con cal + Coagulación/Floculación + Proceso de precipitación
- Adsorción de alúmina, intercambio iónico
II. Desventajas de los procesos tradicionales:
- El CaF₂ generado es un polvo fino que requiere la adición de coagulantes.
- Gran huella del sistema.
- Alto contenido de impurezas, lo que resulta en un bajo valor de utilización de recursos del lodo de CaF₂.
- Alto consumo de reactivos.
Por lo tanto, se necesita un proceso mejorado que sea estable, de bajo-coste, requiera menos espacio y tenga un bajo consumo de reactivos y energía.
El núcleo del proceso de defluoración basado en membranas cerámicas-es hacer reaccionar carbonato de calcio (CaCO₃) con iones de fluoruro (especialmente HF) en agua en condiciones ácidas (pH inferior o igual a 4) para generar partículas de fluoruro de calcio (CaF₂).
III. Principios clave
- Las partículas de carbonato de calcio actúan como cristales semilla y CaF₂ crece en su superficie.
- Los núcleos de carbonato de calcio permanecen dentro de las partículas, formando partículas de CaF₂ de gran-diámetro que se sedimentan fácilmente.
- La membrana retiene pequeñas partículas de CaF₂ que no crecen en los cristales semilla.
- No se necesitan coagulantes ni floculantes.
IV. Condiciones del proceso
1.Control de pH
- pH de reacción óptimo: menor o igual a 4, preferiblemente menor o igual a 3,5.
- El pH aumentará a débilmente ácido (aproximadamente 5-7) durante la reacción.
2.Adición de carbonato de calcio
- Forma: Polvo o suspensión
- Tamaño de partícula del polvo: D90 Menor o igual a 1 mm, preferiblemente Menor o igual a 0,1 mm
- Excess dosage: CaCO₃/fluorine mass ratio >2
3.Tiempo de reacción
- Temperatura ambiente, en condiciones de agitación: 5-60 minutos, preferiblemente 20-40 minutos.