Le fluor est largement utilisé comme agent de gravure dans des industries telles que les semi-conducteurs et le photovoltaïque, provenant principalement de l'acide fluorhydrique (HF) et de l'acide fluorhydrique tamponné (BHF). Un excès de fluorure libre est toxique pour les organismes et doit être éliminé des eaux usées industrielles. Ovivo, une entreprise canadienne, a développé un co-procédé à membrane céramique pour traiter les eaux contenant du fluorure-(notamment les eaux usées contenant du HF-). Dans des conditions acides (pH inférieur ou égal à 4), le carbonate de calcium réagit avec les ions fluorure présents dans les eaux usées pour former des particules de fluorure de calcium (CaF₂) ; ces particules sont ensuite séparées des eaux usées traitées par filtration sur membrane céramique.
I. Technologies de défluoration existantes :
- Méthode de précipitation du fluorure de calcium (méthode calcite/méthode de cristallisation)
- Les plus couramment utilisés : Précipitation à la chaux + Coagulation/Floculation + Processus de précipitation
- Adsorption d'alumine, échange d'ions
II. Inconvénients des processus traditionnels :
- Le CaF₂ généré est une poudre fine, nécessitant l'ajout de coagulants.
- Grande empreinte système.
- Teneur élevée en impuretés, ce qui entraîne une faible valeur d'utilisation des ressources des boues CaF₂.
- Consommation élevée de réactifs.
Par conséquent, un processus amélioré est nécessaire, qui soit stable, peu coûteux, nécessite moins d'espace et consomme peu de réactifs et d'énergie.
Le cœur du processus de défluoration à base de membrane céramique- consiste à faire réagir le carbonate de calcium (CaCO₃) avec des ions fluorure (en particulier HF) dans l'eau dans des conditions acides (pH inférieur ou égal à 4) pour générer des particules de fluorure de calcium (CaF₂).
III. Principes clés
- Les particules de carbonate de calcium agissent comme des germes cristallins et le CaF₂ se développe à leur surface.
- Les noyaux de carbonate de calcium restent à l'intérieur des particules, formant des particules de CaF₂ de grand-diamètre qui se déposent facilement.
- Les petites particules de CaF₂ qui ne poussent pas sur les germes cristallins sont retenues par la membrane.
- Aucun coagulant ou floculant n'est nécessaire.
IV. Conditions de processus
1. Contrôle du pH
- pH optimal de réaction : Inférieur ou égal à 4, de préférence Inférieur ou égal à 3,5.
- Le pH augmentera jusqu'à devenir légèrement acide (environ 5-7) au cours de la réaction.
2.Ajout de carbonate de calcium
- Forme : Poudre ou suspension
- Taille des particules de poudre : D90 Inférieure ou égale à 1 mm, de préférence Inférieure ou égale à 0,1 mm
- Excess dosage: CaCO₃/fluorine mass ratio >2
3. Temps de réaction
- Température ambiante, sous agitation : 5 à 60 minutes, de préférence 20 à 40 minutes.