近日，南京大學張孝林副教授課題組以Formation of aluminum-fluoride complexes compromises defluoridation efficiency of aluminum-based coagulation為題，發表在環境領域權威期刊Environmental Science & Technology中（原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c04722），該項研究揭示了藥劑法與鋁系材料在工業廢水深度除氟中的風險與機制，可為工業廢水中氟化物形態與總量分析提供理論指導與方法參考。
光伏、半導體、新能源汽車及氟化工等戰略新興行業的快速發展使人類活動成為水體氟污染的重要來源。據估計，我國每年產生數十億噸含氟廢水，對水環境與人體健康構成嚴重威脅。近年來，隨著各地將工業廢水氟化物排放標準提升至地表水質標準要求（I-III類水:≤1 mg/L，IV-V類水:≤1.5 mg/L），工業廢水深度除氟需求日漸凸顯。
鑒于鋁與氟之間展現出強大的配位能力，現有技術大量選擇鋁鹽混凝沉淀劑或載鋁吸附樹脂等用于工業廢水深度除氟。雖然仍存在沉淀藥劑需大幅過量投加以及吸附劑長期穩定性不足等問題，大量研究與工程實踐已表明可將氟化物降至1~1.5 mg/L以下。然而，近期南京大學張孝林副教授課題組研究發現，由于沉淀劑過量及吸附劑流失等問題，水中存在的余鋁會使部分氟以氟-鋁絡合物的形式殘留。從而造成一個不容忽視的隱患:在環境變化（如pH值波動、鹽度增加）或時間推移下，這些絡合態氟有可能重新解離為游離氟，導致水質再度惡化。
課題組結合19F/23Al核磁共振波譜（NMR）與電噴霧質譜（ESI-MS）等現代分析方法，證明處理出水中的氟化物以游離氟（F-）、可交換態氟（Exchangeable F, EF）與不可交換態氟（Non-exchangeable F, NEF）三種主要形式存在。實驗數據顯示，即便初始時游離氟含量極低（不足0.5 mg/L），但隨時間的推移，EF與NEF逐漸轉化為游離氟，導致48小時內其濃度增至2-3 mg/L，對水質安全造成潛在威脅。
圖：藥劑法混凝處理后殘留氟形態(a)與檢測方法(b)示意，光伏廢水混凝處理后氟形態分布(c)與轉化(d)
基于上述研究，南大環保研發團隊通過對生產工序的詳細研究，有針對性地提出解決方案，創新迭代：
加大推廣低鋁、零鋁除氟技術
考慮到氟-鋁絡合物的可逆轉變的不穩定性，低鋁或零鋁除氟技術或成環保新趨勢，南大環保研發團隊開發了強配位-沉淀專用除氟劑、協同沉淀除氟技術及裝備、載鋯型納米吸附樹脂等創新材料，并在多個項目上成功應用。鑒于鋯與氟之間具有更強大的配位能力，且其化學穩定性遠超鋁元素，因而能夠與氟形成不可交換態氟化物或氟沉淀，有效避免因鋯元素流失而造成的水體二次污染，為工業廢水深度除氟開辟了一條更為安全、高效的新路徑。
納米材料深度除氟裝備更加可靠
多年來，南大環保與南京大學緊密合作、聯合攻關，面向工業廢水深度除氟需求，經過十多年的持續研發，傾力打造的以納米吸附材料為核心的工業廢水深度除氟裝備不僅可將各類廢水中氟化物穩定降至1毫克/升以下，且能大幅降低運營成本。目前相關技術已累計處理含氟廢水6000萬噸，并在持續推廣應用中。
