フッ素排水処理

(フッ素吸着、回収、再資源化)

ニーズ

フッ素含有溶液を利用している業界において
その廃液処理は大きな課題となっています

フッ素を利用・排出している
工業は多く

半導体関連メーカー
洗浄液としてフッ酸含有溶液を利用しています。
ガラス関連メーカー
ガラス加工・洗浄としてフッ酸含有溶液を使用
液晶関連メーカー
液晶ガラスのエッチングでフッ酸を利用
金属研磨関連メーカー
研磨処理の一部にフッ酸を利用
石炭火力発電所
排煙脱硫装置からの排水にフッ素が含まれる

その排水処理は
大きな課題となっています

フッ素の排水基準(8mg/L)に各社とも対応が必要
既存の応用技術は高コストになりがちです。

  • 大量の汚泥=産業廃棄物が発生する
  • 産業廃棄物の発生が少ない樹脂ソリューションは極めて高価

ポーラスαの利用で、フッ素含有排液の処理が必要な企業の
コスト削減を実現できます。
発泡ガラスを活用したフッ素除去剤、フッ素含有廃水の処理方法は、
特許を取得しています。(5942141)

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仕組み

ポーラスαに水熱処理を施すことで比表面積が
大きく拡大し、フッ素吸着が可能となります

ポーラスαに水熱処理を施すことで比表面積が増します。

水熱処理前

未処理発泡ガラス
(比表面積:83m2 g-1)

水熱処理後

水熱処理発泡ガラス(HTFG)
(比表面積:278m2 g-1)

フッ素イオン含有溶液のフッ素イオンが、ケイフッ化ナトリウムとして沈殿することで、フッ素が除去されます。

ケイフッ化ナトリウムはフッ酸原料として再利用、外部への販売が可能です。

フッ酸排水の処理模式図

ポーラスαを利用することで
フッ素の吸着・分離を簡易なプラントで実現できます。

競合比較

ポーラスαのフッ素除去性能は、
他の吸着剤よりも著しく高いものとなっています

フッ素除去材毎のフッ素除去能力、接触時間の比較

吸着除去剤 フッ素除去量
(mg g-1)
接触時間
(時間)
当社フッ素除去材(水熱処理発泡ガラス) 800 (初濃度100,000mg/L) 72
393 (初濃度5,460mg/L) 4
Schwertmannite (Fe8O8(OH)6(SO4)·nH2O) 55 24
Nano-geothite 59 24
Glutaraldehyde/Calcium alginate 74 1.5 – 2
Al(OH)3 /Lime stone 84 5
Fe3O4/Al(OH) 3 nanoparticles 88 4
Al-Ce hybrid adsorbent 91 24
Fe-Al mixed hydroxide 92 2
Tunisian clay mineral 93 72-96
CaO/ Activated alumina 101 48
CaO nanoparticles 163 0.5
Fe-Al-Ce trimetal oxide 178 24
Calcined Mg-Al-CO3 lyered double hydroxides 213 5
Nanomagnesia 268 1.5 – 2

A. Bhatnagar, E. Kumara, M. Sillanpaa, Chem. Engineering J., 171 (2011) 811.

当社の技術は、既存の手法と比較して
幅広く利用できたり、コストを押さえたりすることができます

競合技術 凝集沈殿法
(カルシウム塩法)
凝集沈殿法
(アルミニウム塩法)
吸着法 晶析法
特徴と課題 ・水酸化カルシウムや塩化カルシウムなどを添加し,フッ素をフッ化カルシウム(CaF2)として沈殿させて分離する。
・多量のカルシウム塩添加でも排出基準(8 mg L-1)以下にすることは困難
・大量の汚泥が発生し、汚泥(産業廃棄物)の処理に課題
・硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムなどを添加し,フッ素を中性付近で凝集沈殿あるいは共沈させて分離する
・低濃度のフッ素含有排水のみに適用
・処理後のフッ素濃度を 5 mg L-1 以下にできるが,アルミニウム塩の使用量,発生汚泥量が増加
・活性アルミナ、層状複水酸化物、希土類化合物、Al担持キレート樹脂などの吸着剤により除去する
・高濃度のフッ素含有排水処理に難点
・ランニングコストに課題
・フッ化カルシウム法、フルオロアパタイト法など晶種となる物質(シード材)を添加して晶析により、除去する。
・試薬の添加量など反応条件の適正制御が必要
・シード材により結晶化できるフッ素濃度の範囲が小さい
ポーラスαの優位性 ・排出基準以下にまでフッ素含有率を下げることが可能
・汚泥の発生量が僅少
・高濃度のフッ素含有排水でも適用可能
・汚泥の発生量が僅少
・高濃度のフッ素含有排水でも適用可能
・ランニングコストを下げられる
・反応条件の制御が容易
・幅広いフッ素濃度での利用が可能

プラント自体も単純であるため、従来よりも小さい
初期投資で実現可能です。

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実例

現在、液晶関連メーカーにて
フッ素含有廃液処理の実証を行っています

対象企業:液晶関連メーカー
原液フッ素濃度:数十万ppm

現在は、凝集沈殿法(アルミニウム塩法とカルシウム塩法)を組み合わせてフッ素除去処理を行っている。大量に生成される産業廃棄物(フッ化カルシム及びフッ化アルミニウムの汚泥)の処理コストの高さ及び物理的な処理場所の長期的な減少を見据えて、ポーラスαを活用した廃液処理を試験中。

仕様

仕様・諸元・利用条件

・最低吸着時間:1時間
・ポーラスα1グラム当たりのフッ素吸着性能:400mg
・排出フッ素濃度:8ppmまで下げることが可能
・1回あたりのポーラスα投入量:排水量の5%
初濃度が高い場合には、複数回にわたって除去する
1回あたりの除去量は初濃度と吸着性能(400mg/g)で計算される
・飲料用(0.8ppm)までの吸着は対応していない
・ケイフッ化ナトリウム取り出しの際、処理溶液中の鉄(III)、アルミニウム(III)の濃度に応じて、ケイフッ化ナトリウムの純度が落ちる

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