在半导体、光伏、氟化工等行业产生的含氟废水中，氟离子（F⁻）的去除是环保处理的核心难点之一。以下是目前工业应用中主流的氟离子去除方法及其技术特点：

1. 化学沉淀法（最常用）

原理  

通过投加钙盐（如Ca(OH)₂、CaCl₂），使氟离子形成难溶的氟化钙（CaF₂）沉淀。  

反应式：

Ca2++2F−→CaF2↓(Ksp=3.9×10−11)

特点：  

   成本低，操作简单，可处理高浓度含氟废水（初始F⁻可达1000~10000 mg/L）。  

  局限性：  

     理论残余氟浓度约8~15 mg/L（受CaF₂溶度积限制），需配合其他工艺才能达标（如国标《污水综合排放标准》一级限值10 mg/L）。  

     沉淀颗粒细小，需添加絮凝剂（如PAC、PAM）改善沉降性。  

 优化措施  

分步沉淀：先调pH至酸性（pH≈3）去除部分氟，再加钙盐中和至pH≈7~8。  

晶种诱导：投加CaF₂微晶作为晶种，减少新生沉淀的包裹现象。  

2. 吸附法（深度处理适用）

常用吸附材料  

活性氧化铝：  

   在pH=5~6时吸附效率最高，饱和后可用NaOH溶液再生。  

   可将F⁻从10 mg/L降至1 mg/L以下，但易受磷酸盐、硫酸盐竞争吸附干扰。  

稀土改性材料（如镧负载沸石）：  

   对F⁻选择性高，吸附容量可达20~50 mg/g，但成本较高。  

工业副产物利用：  

   赤泥、粉煤灰等经酸/碱活化后作为廉价吸附剂（研究阶段）。  

技术要点  

 适合低氟废水（F⁻<50 mg/L）的深度处理，常作为化学沉淀后的二级工艺。  

3. 混凝絮凝法

常用药剂  

铝盐（如Al₂(SO₄)₃、PAC）：  

   生成AlF络合物及Al(OH)₃胶体共沉淀，最佳pH=6~7。  

铁盐（如FeCl₃）：  

   生成FeF络合物，但效果弱于铝盐，需配合PAM使用。  

效率对比  

 单独使用可降至5~10 mg/L，与钙盐联用效果更佳（如“钙盐+铝盐”两级处理）。  

4. 膜分离法（高精度去除）

反渗透（RO）：  

   脱氟率>90%，但需预处理防止膜污染，浓水需进一步处置。  

电渗析（ED）：  

   选择性分离氟离子，适合高盐含氟废水，能耗较高。  

应用场景  

 要求产水回用的高端半导体厂，常与沉淀法组合使用。  

5. 电化学法（新兴技术）

电絮凝：  

   以铝/铁极板通电产生Al³⁺/Fe³⁺，兼具絮凝和吸附作用，可处理F⁻至1 mg/L以下。  

电吸附：  

   利用碳基电极（如活性炭纤维）选择性吸附F⁻，能耗低但处理量小。  

6. 生物法（特殊场景）

氟耐受菌株：  

   某些微生物（如假单胞菌）可通过代谢转化氟化物，目前仅限实验室研究。  

工艺组合推荐  

根据废水初始浓度和目标要求选择组合工艺：  

1.高浓度废水（F⁻>100 mg/L）：  

  化学沉淀（钙盐）→混凝（铝盐）→过滤  

2.严格标准（F⁻<1 mg/L）：  

  化学沉淀→吸附（活性氧化铝）→RO  

3.资源化需求：  

电渗析→氟化钙回收（用于冶金或建材）  

技术挑战与发展趋势  

污泥减量化：CaF₂沉淀法产生大量污泥（约1吨污泥/吨废水），需开发高效固液分离技术。  

选择性吸附材料：如MOFs（金属有机框架）材料在实验室中对F⁻吸附容量达100 mg/g以上。  

零排放工艺：膜浓缩液的电化学深度处理技术（如3D电极反应器）。  

含氟废水处理需根据水质特性、成本及排放标准综合选择工艺，未来技术将向高效化、资源化和低污泥方向演进。