电解制氟生产中废气处理方法的探讨
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摘 要：氟因为其特殊的物理性质，经常被作为氟化剂，从而实现对各种性能优良的含氟材料的制取。但是，自然界中的氟元素主要以化合物的形式存在，因此，人们要想获取氟单质，就必须采取相应的措施进行制取。电解制氟是获取氟单质的一种常见方式，但是，通过该方式制取氟的过程中，会产生一定的废气。因此，在采取电解法进行制氟过程中，应当加强对制氟过程中废气的处理，实现对废气的科学处理。本文就电解制氟过程中废气的处理方法进行了合理的探讨。
关键词：电解制氟;废气处理;环境污染;氟气
氟气呈淡黄色，并且具有毒性，氟气化学性质活泼，其具有强氧化性，可以与大多数氧化物反应，因此，其被用于制取含有氟材料的物质。目前，工业生产过程中采用的氟气主要通过电解无水氟化氢获取。
1 制取氟气的技术种类
从目前氟气的制取情况来看，常用的制取手段主要有以下三种方法：
①电解法制氟;
②等离子体裂变法;
③化学药剂制取法。
从现阶段的情况来看，在以上三种方法中，电解制氟法是技术最为成熟的一种方法，经过人们对该项技术研究的不断深入，该项技术已经十分成熟，并且形成了一定规模。但是，从目前电解制氟法的具体应用情况来看，还存在许多问题，其中最为严重的一项问题，就是在电解制氟期间，会产生大量的废气，因此，在采用电解制氟法时，应当做好废气处理的研究。
2 电解制氟法应用过程中产生废气的原因
目前，电解制氟法制取氟采用的电解质是氟化氢钾和无水氟化氢的混合物，待电解质温度达到要求后，向电解质中通入直流电，涉及到的化学反应方程式如表1所示。
2.1 阴极产生的氢气中含有少量氟化氢
对无水氟化氢进行电解过程中，阴极会电解出氢气，但是在氢气中会含有一定量的氟化氢气体，这主要是因为气体氟化氢的沸点较低，仅有19.2℃，而在电解过程中，电解槽内的温度远超氟化氢的沸点，这就会导致电解期间氟化氢会发生挥发。
2.2 阳极产生的氟其中含有少量的氟化氢
依据相关规定完成对电解槽的组装后，将计算后的氟氢化钾和无水氟化氢加入到电解槽中，然后对装置的绝缘性、气密性等各项指标进行检查，确保各项内容都合格后，方可投入使用。起初运行阶段，采用较低的电流，该阶段主要是将混合后的水分、硫化物、硅化物去除，也被称作预电解阶段。该阶段以水电解为主，并且也会有少量的硅化物、硫化物、氟化氢电解，该阶段形成的氟气的纯度低，同时，由于电解槽的温度远高于氟化氢沸点，氟化氢会发生挥发，因此，这会导致生产的氟气中含有少量氟化氢，无法满足生产需求。此外，在具体电解过程中，如果出现事故，生产的氟气中也会还有氟化氢废气，因此，要利用废气处理系统对生产的气体进行处理。
3 处理阳极氟气中还有少量氟化氢杂质的措施
3.1 利用新鲜水吸收氢气中含有的少量氟化氢
采用电解法制造氟气过程中，电解槽阴极产生的氢气通过管道被输送到氢气缓冲罐中，然后从氢气缓冲罐再汲入到氢气洗剂塔中，氢气洗剂塔内装的是新鲜水，为了确保可以完成对氢气中氟化氢杂质的清除，清水液位高度应当在氢气洗剂塔的1/2-2/3 处。在废气处理过程中，整个装置中的新鲜水通过循环泵运输到洗剂塔顶部，然后完成相应喷淋作业。在该期间，新鲜水从上到下，氟化氢从下到上与新鲜水进行充分接触，此时，氢气中的氟化氢气体会被新鲜水循环吸收，经过处理后的氢气由洗剂塔顶部至排空塔架放空。通过该方式完成对氢气中氟化氢气体的处理，形成的氟化氢溶液的最高浓度能够达到30%。
3.2 利用氫氧化钠溶液吸收氟气中的氟化氢杂质
利用氢氧化钠溶液对氟其中的氟化氢杂质进行处理，氢氧化钠浓度的不同，涉及到的化学反应也会有所不同，具体情况如表2所示。
通过表2可以看出，利用氢氧化钠溶液对氟气中的氟化氢气体进行处理时，氢氧化钠溶液的浓度会对最终的生成物造成一定影响，当氢氧化钠浓度过低，生成物中会存在二氟化氧气体，其有毒，并且具有腐蚀性和刺激性气味，虽然可以溶解在水中，但溶解速度十分缓慢。因此，在工业生产过程中，利用氢氧化钠溶液处理氟气中的氢氟化氢，应当采用浓度在10-15%之间的氢氧化钠溶液，避免处理后的气体中还有二氟化氧气体。
实际生产过程中，电解槽阳极产生的氟气经过文丘里喷射管和压缩空气的混合比例为1：6，完成混合后，混合气体会进入到氟气缓冲罐中，再通过氟气缓冲罐进入氟气洗剂塔，具体处理过程中，为了确保处理效果能够得到期望标准，洗剂塔内装有新鲜水，装入的水量的液位应在洗剂塔的1/2-2/3处，然后向洗剂塔中加入氢氧化钠溶液，加入的溶液的浓度应当控制在10%-15%，氢氧化钠溶液通过循环泵进料至洗剂塔上部完成相应的喷淋作业，在该处理过程中，氢氧化钠溶液由上到下，氟化氢气体从下到上充分接触，确保反应的充分性，在处理过程中，会产生少量氧气，针对该过程中生产的氧气，可以通对氟气洗剂塔顶部进入到排空塔架放空。在实际处理过程中，应对处理过程中产生的氟化钠溶液排至废水处理。
4 结束语
从目前电解制氟的实际生产情况来看，在具体生产过程中，要通过合理的方式对制造过程中产生的废气进行科学处理，从而提高制造气体的纯度。在实际处理过程中，可以通过浓度在10-15%的氢氧化钠溶液和新鲜水，分别对氟其中的氟化氢和氢气中的氟化氢进行处理，从实际应用情况来看，这种处理方式在具体应用过程中不仅效果好，而且具有不错的经济效益。
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