氢氟酸生产废水的处理与资源化利用技术研究

1 氢氟酸生产废水的特性分析

1.1 废水的来源分类

氢氟酸生产废水在工艺流程各环节中呈现出高度异质化与污染负荷差异性，其来源主要可归类为原料酸解废水、尾气吸收液以及冷凝排放水等多个类别.

1.2 含铀废水的特性识别

氢氟酸生产过程中含铀废水的生成主要源于以伴生铀矿为原料或杂质铀渗入工艺流程的复杂背景，该类废水具有放射性污染与高氟污染共存的典型特征，其核心污染物为六价铀以 形式存在，常与高浓度氟离子形成稳定的多核络合物如[UO₂F₄]²⁻ 、 IUO₂ ₂F₅ ]³⁻ ，在强酸性环境下表现出极高的热力学稳定性与迁移潜势，导致铀在废水中的存在形态不仅受pH 与氟离子浓度影响，还与硫酸根及部分有机络合剂的协同络合能力密切相关，形成多种带负电荷的络离子结构，对传统中和沉淀法与吸附分离法产生显著屏蔽效应。

2 氢氟酸生产废水的处

2.1 中和沉淀法

中和沉淀法的核心机理在于调节废水pH 值使游离氢氟酸电离产生的氟离子与引入的多价金属阳离子生成低溶解度氟化物沉淀物，并同时实现对部分金属阳离子与无机阴离子的协同去除，常用中和剂包括石灰乳与氢氧化钠等，其中石灰乳可反应生成 CaF₂沉淀，其形成受 pH 值、Ca²⁺ 浓度及反应时间等因素影响显著，CaF₂沉淀在pH 为6.5~7.5 范围内析出率最高，氢氧化铝与氢氧化铁絮凝剂亦可进一步提高沉淀效率并强化悬浮物的凝聚性。在含铀废水处理中，由于 UO_z ₂²⁺ 可与 F⁻ 形成络合物，其沉淀行为不完全服从简单的溶度积控制规律，需结合调控pH、掺杂金属离子与引入络合抑制剂等手段实现铀离子的沉降析出，部分研究提出采用钙铁复合中和体系以增强对U-F 络合物的沉淀稳定性。

2.2 吸附分离技术

吸附分离技术主要依托功能化吸附剂在多相界面上实现游离氟离子、重金属阳离子及特定络合物的物理化学捕获，采用静电引力与络合键合等作 制将目标污染因子高效固定，常用吸附材料包括功能化树脂与纳米复合吸附剂等材料，在氢氟酸废水体系中针对 、 Al³Σ⁺ 、 Fe^3⋅ 等组分的特异性识别与分离行为成为材料开发核心方向。

2.3 膜分离技术

膜分离技术可应用半透膜筛分水分子与污染组，在一定跨膜压差作用下实现溶剂与溶质的空间分离，其中纳滤膜与反渗透膜为应用核心，前者具备分子量截留范围在200–1000 Da 之间，适用于小分子有机物及多价离子如 SO₄²⁻ 、 Ca²⁺ 、 Mg²⋅ ⁺ 的截留，后者则具有更高脱盐率与致密性，适合于去除F⁻ 、Cl⁻ 、 NO₃ ⁻ 及各类可溶性氟化盐，实现电导率显著降低与脱氟率超过98%的处理效果。

3 含铀废水的专属处理工艺

含铀氢氟酸废水因同时具有高氟浓度与放射性风险，其处理技术需兼顾多价离子协同去除与铀的选择性富集及反应体系辐射稳定性，现阶段针对该类复杂废水的专属处理工艺中，吸附分离法依托螯合树脂及纳米氧化物等，在控制溶液pH 与竞争离子浓度前提下可实现高效富集；离子交换法以功能化有机骨架与铀络合物形成稳定交换体系，特别适用于低浓度高选择性回收工况；电迁移法在直流电场作用下促使铀离子向电极迁移并通过阴极还原形成沉积物，适配高电导率氟酸体系；蒸发浓缩法适用于终端体积减量与高盐高氟废液铀富集；光催化法则利用半导体材料如TiO₂与g-C₃N₄等在紫外或可见光作用下激发价带电子—导带电子对，并参与U(VI)向U(IV)的还原过程，实现溶解态铀的相转化。

4 氢氟酸生产废水的资源化利用技术路径

4.1 含氟资源回收利用

氢氟酸生产废水中含氟资源具有浓度高且形态复杂的特点，需构建高效分离—富集—转化耦合路径以实现含氟污染负荷削减与氟资源高值化再利用协同目标，其回收利用主要聚焦于游离氟离子及氟硅酸等形态的提取与再加工，当前主流工艺体系中以CaF₂沉淀回收最为常见，该工艺可根据精确控制 pH、 Ca^2⋅ 投加比及搅拌动力学参数实现F⁻ 与Ca²⁺ 反应生成低溶解度CaF₂晶体，配合颗粒强化与母液回流可提升沉淀纯度与过滤性能。在浓缩富集路径中，采用纳滤或反渗透系统对中段处理液进行选择性截留和浓缩，可实现氟离子由 ppm 级向g/L 级转变，为后续高纯氟盐制备提供条件，根据调控蒸发结晶动力学参数可从浓缩液中结晶出氟化钾及氟化钠等产品。

4.2 金属离子的回收与提纯技术

氢氟酸生产废水中常伴随多价金属离子及部分稀有元素组分，这些金属离子在废水中的存在形式多以自由离子及氟络合物或胶体状态存在，具有较强的环境迁移性与资源利用价值，需构建高选择性分离—富集—提纯耦合体系可实现污染控制与资源回收的协同目标。金属离子的回收通常以化学沉淀法与吸附萃取法以及膜分离浓缩等为核心技术路径，针对Al³⁺ 及Fe³⁺ 等易水解离子可在精确调控pH 与引入络合调节剂的条件下实现沉淀转化与相分离。

4.3 铀的资源化回收利用

氢氟酸生产废水中所伴生的铀元素多以UO₂²⁺ 及其氟络合物如[UO₂F₄]²⁻ 、[UF₆ ]²⁻ 形式存在，具有高稳定性及潜在放射性危害特征，其资源化回收不仅有助于降低环境风险负荷，还可实现战略性金属资源的再利用。当前铀的回收利用技术体系中，溶剂萃取法基于有机相萃取剂如三丁基磷酸酯（TBP）及三辛基甲基氯化铵（TOMA）等对铀离子的选择性络合能力，在酸性条件下可实现液-液分离并进一步实现反萃、焙烧或沉淀转化获得高纯度 UO₃ 或U₃O₈ 产品；离子交换法利用功能化树脂中磷酸基与羧酸基等官能团对 U(VI)具有高度选择性吸附能力，适用于低浓度含铀废液的浓缩回收；而吸附富集法则根据改性氧化铝或锰氧化物等对铀络合物进行表面络合或电荷吸引，在高 F⁻ 共存体系下仍保持良好选择性与抗干扰能力；电化学法则利用阴极还原，将 UO₂²⁺ 转化为 UO₂ 沉积物并结合电极材料优化与电场控制以提升还原效率与选择性。

结语

综上，氢氟酸生产废水因其高氟浓度、强酸性及伴生放射性铀污染，已成为氟化工行业绿色发展与资源安全面临的重要环境难题，开展其处理与资源化利用技术研究具有显著的生态效益与战略意义。通过构建“中和沉淀—吸附分离—膜分离—铀回收—资源提取—零排放回用”协同工艺体系，实现污染物分级脱除及氟与铀高值回收的目标，为氢氟酸废水的高效治理提供了系统化技术支撑，未来应进一步聚焦多功能材料开发与过程集成优化以及智能化运行控制，持续推动氟化工废水治理从末端控制向全过程资源利用转变。

参考文献

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