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Messung von Fluorid in Industrieabwässern

Industrien wie die Glasherstellung, die Aluminium-(Metall-)Verhüttung, die Halbleiterproduktion und die Düngemittelverarbeitung erzeugen Abwässer mit hohen Fluoridkonzentrationen, die ein erhebliches Umwelt- und Gesundheitsrisiko darstellen.1

Die genaue Messung2 und das Management von Fluoridkonzentrationen ist entscheidend für die Einhaltung von Vorschriften und den Umweltschutz.

Das Fluorid-IonenmessgerätLAQUAtwin F-11 bietet eine zuverlässige Vor-Ort-Lösung für die Fluoridüberwachung, die es der Industrie ermöglicht, den Fluoridausstoß effektiv zu steuern und zu reduzieren.


Einführung

Die Verunreinigung von Industrieabwässern durch Fluoride ist ein bedeutendes Umweltproblem. Industrien wie die Glasherstellung, die Aluminiumverhüttung, die Halbleiterproduktion und die Düngemittelverarbeitung erzeugen Abwässer mit hohen Fluoridkonzentrationen. Fluorid, das in diesen Industrien verwendet wird, kann zu Abwässern3 führen, die schädliche Fluoridwerte enthalten, wenn sie nicht ordnungsgemäß behandelt werden.

Eine zu hohe Fluoridkonzentration in der Umwelt kann schwerwiegende Gesundheitsprobleme4 verursachen, einschließlich Zahn- und Skelettfluorose, die zu Zahnverfärbungen, Zahnschmelzschäden und Knochendeformierungen führt. Eine hohe Fluoridbelastung kann auch das Harn-, Nieren-, Hormon-, Gehirn- und Fortpflanzungssystem beeinträchtigen.

Um die behördlichen Auflagen zu erfüllen und diese Risiken zu mindern, setzt die Industrie Behandlungsmethoden wie Adsorption mit aktiviertem Aluminiumoxid oder Knochenkohle, Membranverfahren wie Umkehrosmose und Nanofiltration, chemische Fällung mit Kalziumsalzen und Elektrokoagulation ein.

Eine genaue Messung und Kontrolle des Fluoridgehalts ist unerlässlich, um die Einhaltung von Umweltvorschriften und den Schutz der öffentlichen Gesundheit zu gewährleisten.

Das Fluorid-Ionenmessgerät LAQUAtwin F-11 bietet eine bequeme und zuverlässige Lösung für die Fluoridmessung vor Ort, die es der Industrie ermöglicht, den Fluoridgehalt effektiv zu überwachen und zu verwalten. Das Messgerät analysiert nur 0,3 ml Probe und liefert in Sekundenschnelle ein genaues Ergebnis. Dieser Schnelltest ermöglicht es der Industrie, ihre Abwasseraufbereitungssysteme umgehend anzupassen und so die Einhaltung der lokalen gesetzlichen Einleitungsgrenzwerte zu gewährleisten.

In vielen Ländern gibt es strenge Umweltvorschriften, die von der Industrie verlangen, dass die Fluoridkonzentration in ihren Abwässern bestimmte Grenzwerte nicht überschreitet. Die Überschreitung dieser Grenzwerte kann zu erheblichen Geldstrafen und Umweltauswirkungen führen.

Die Grenzwerte für Fluorideinleitungen in einigen Ländern sind in Tabelle 3 aufgeführt.


Tabelle 1: Industrien mit hohem Fluoridabwasser

Branche Beschreibung
Glasherstellung Industrie verwendet fluorierte Verbindungen (AlF3), um die Eigenschaften von Glas zu verbessern, und führt während der Produktionsprozesse Fluorid in das Abwasser ein.5
Aluminiumproduktion Fluorid wird in Form von Kryolith (NaFAlF3) bei der elektrolytischen Reduktion von Tonerde zu Aluminium6 verwendet, was zu erheblichen Fluorid-Emissionen im Abwasser führt.
Düngemittelpflanzen Phosphatdünger enthalten Fluorid7, das bei der Herstellung und Anwendung ins Abwasser gelangen kann.
Halbleiterätzung Ätzverfahren verwenden fluoridhaltige Chemikalien8 (HF), um komplizierte Muster auf Siliziumwafern zu erzeugen. Dabei entstehen Abwässer mit hohen Fluoridkonzentrationen.

Tabelle 29: Methoden zur Fluoridentfernung

Methode Beschreibung
Adsorption Aktivierte Tonerde wird verwendet, um Fluoridionen im Wasser zu adsorbieren.

Knochenkohle: Verkohlte Tierknochen werden als Katalysator zur Adsorption von Fluorid verwendet.
Membranprozesse Umkehrosmose (RO): Die Membranen entfernen effektiv Ionen aus dem Abwasser, indem sie das Wasser durch eine halbdurchlässige Membran pressen, wobei Fluoridionen zurückbleiben.

Nanofiltration: Ähnlich wie bei der Umkehrosmose können Nanofiltrationsmembranen Fluoridionen selektiv aus dem Wasser entfernen.
Chemischer Niederschlag Kalziumsalze: Durch Zugabe von Kalziumsalzen (Kalziumchlorid) zum Abwasser kann Fluorid als Kalziumfluorid (CaF2) ausgefällt werden, das dann durch Sedimentation oder Filtration entfernt werden kann.
Elektrokoagulation Elektrischer Strom wird zur Koagulation und Entfernung von Fluorid aus Abwässern verwendet.

Methode

Probenvorbereitung

Gewinnen Sie eine Mindestprobe (1 ml) des Abwassers im 5-ml-Plastikbecher. Siehe die folgende Tabelle.

Art der Probe Enthält die Probe Fe3+, Al3+, Si4+ oder hochkonzentrierte Ionen?
Ja Nein
Zwei-Punkt-Kalibrierung
  1. Geben Sie 1 mL TISAB und 1 mL 1ppm Standardlösung hinzu. Schütteln, um sie zu mischen.
  2. Wiederholen Sie den obigen Schritt, aber mit 10ppm Standardlösung.
Kalibrieren Sie mit 1ppm und 10ppm Standardlösungen.
Messung 1mL TISAB und 1mL Probe zugeben und messen. Messen Sie die Probe direkt.

Kalibrierung

Kalibrieren Sie das Messgerät mit den mitgelieferten 1ppm und 10ppm Standardlösungen, um die Genauigkeit zu gewährleisten.

Messung

Tragen Sie einige Tropfen der Probe auf den Sensor auf und warten Sie, bis sich der Messwert stabilisiert hat, was durch ☺ angezeigt wird.

Ergebnisse aufzeichnen

Die Messung wird für die Einhaltung der Vorschriften und die Berichterstattung aufgezeichnet.






Ergebnisse und Vorteile

Die Verwendung des LAQUAtwin F-11 Fluorid-Ionen-Messgeräts bietet mehrere Vorteile:

  • Sofortige Ergebnisse: Die Fluoridkonzentration kann ohne Verzögerung vor Ort gemessen werden, was eine schnelle Entscheidungsfindung ermöglicht.
  • Einhaltung der Vorschriften: Stellen Sie sicher, dass die Abwassereinleitung den gesetzlichen Vorschriften entspricht, und vermeiden Sie Geldbußen und Umweltstrafen.
  • Mobilität: Das kompakte und tragbare Design des Messgeräts ermöglicht eine einfache Prüfung vor Ort, so dass es bequem an verschiedenen Orten innerhalb der Anlage eingesetzt werden kann.

Durch den Einsatz des LAQUAtwin F-11 Fluoridionenmessgeräts können Unternehmen ihre Fluorideinleitungen effizient verwalten, die Einhaltung von Umweltstandards sicherstellen und mögliche Geldstrafen vermeiden.


Tabelle 3: Grenzwerte für Fluorideinleitungen in einigen Ländern

Land Grenzwert für Fluorid im Abwasser (ppm / mg/L)
Singapur 15.010
Malaysia 2.0 (Standard A*),
5,0 (Standard B**)11
*Binnengewässer in Einzugsgebieten.
**Alle anderen Binnengewässer oder malaysischen Gewässer.
Indien Der Fluoridgehalt im Abwasser beträgt 2,0 mg/L für Oberflächengewässer im Binnenland und 15 mg/L für Meeresküstengebiete12

Standard A: Diese Norm gilt für die Einleitung von Abwässern in alle Binnengewässer innerhalb von Einzugsgebieten. Die Grenzwerte sind strenger, um empfindliche Gewässer und Ökosysteme zu schützen.

Standard B: Dieser Standard gilt für die Einleitung von Abwässern in andere Binnengewässer oder malaysische Gewässer. Die Grenzwerte sind im Vergleich zu Standard A weniger streng.




Referenzen und Leseempfehlungen

  1. Ahmad, S., Singh, R., Arfin, T., & Neeti, K. (2022, September 28). Fluoridkontamination, Folgen und Entfernungstechniken im Wasser: A Review. Umweltwissenschaft: Advances. Abgerufen von https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/va/d1va00039j
  2. Khatkar, R., & Nagpal, S. (2023, Januar 24). Conventional and advanced detection approaches of fluoride in water: A review - environmental monitoring and assessment. SpringerLink. Retrieved from https://link.springer.com/article/10.1007/s10661-022-10888-x#Fig1
  3. Sinharoy, A., & Chung, C. M. Fluoride removal from wastewater and potential for resource recovery: Vergleichende Studien zwischen verschiedenen Behandlungstechnologien. Umwelttechnische Forschung. Abgerufen von https://www.eeer.org/journal/view.php?number=1574
  4. Tao, W., Huo, Q., Li, Y., Gu, J., Nie, Y., Li, J., Liu, H., Sawangjang, B., Abdul-Wahab, S., Dong, L., Wang, C., ... Xiangyang, M. (2024, August 12). Bewertung der Fluoridemissionen und der Verschmutzung durch eine elektrolytische Aluminiumfabrik in der Provinz Yunnan. Journal of Hazardous Materials. Abgerufen von https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S030438942402079X
  5. Diwani, G. E., Amin, Sh. K., Attia, N. K., & Hawash, S.I. (2022a, Mai 18). Entfernung von Fluorid-Schadstoffen aus Industrieabwässern - Bulletin des Nationalen Forschungszentrums. SpringerOpen. Retrieved from https://bnrc.springeropen.com/articles/10.1186/s42269-022-00833-w
  6. Sinharoy, A., & Chung, C. M. Fluoride removal from wastewater and potential for resource recovery: Vergleichende Studien zwischen verschiedenen Behandlungstechnologien. Umwelttechnische Forschung. Abgerufen von https://www.eeer.org/journal/view.php?number=1574
  7. Ahmad, S., Singh, R., Arfin, T., & Neeti, K. (2022, September 28). Fluoridkontamination, Folgen und Entfernungstechniken im Wasser: A Review. Umweltwissenschaft: Advances. Abgerufen von https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/va/d1va00039j
  8. Yadav, M., Singh, G., & Jadeja, R. N. (2021). Fluoridkontamination im Grundwasser, Auswirkungen und mögliche Sanierungsverfahren. Groundwater Geochemistry, 22-41. Retrieved from https://doi.org/10.1002/9781119709732.ch2
  9. Ahmad, S., Singh, R., Arfin, T., & Neeti, K. (2022, September 28). Fluoridkontamination, Folgen und Entfernungstechniken im Wasser: A Review. Umweltwissenschaft: Advances. Abgerufen von https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/va/d1va00039j
  10. Attorney-General's Chambers. (2024). Sewerage and Drainage (Trade Effluent) Regulations. Singapore Statutes Online. Abgerufen von https://sso.agc.gov.sg/SL/SDA1999-RG5?DocDate=20240328&ProvIds=Sc2-&ViewType=Advance&Phrase=Fluoride&WiAl=1
  11. Abrufen von https://compliance.com.my/wp-content/uploads/2017/08/EQA-Industrial-Effluent-2009-5th-Schedule.pdf
  12. Abrufen von https://www.mpcb.gov.in/sites/default/files/common-effluent-treatment-plant/guidelines/CETP%20Standards.pdf

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Die hochempfindliche, flache Sensortechnologie von HORIBA eröffnet neue Möglichkeiten für die Probenahme und Probenarten. Es wird nur eine kleine Menge an Probe benötigt, so dass Sie einfach an Ort und Stelle Proben nehmen können, ohne Becher oder andere Laborgeräte zu benötigen. Die Sensoren können bei Bedarf einfach ausgetauscht werden.

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LAQUAtwin ist vollständig wasser- und staubdicht.

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