随着科技的进步和传统化石能源的枯竭， 清洁、低碳和可再生能源行业正迎来前所未有的发展机遇，催生了一系列新的产业和业态。我国的风能和光伏等可再生能源正在快速增长，并在全球领先地位，同时储能行业规模也在扩大，推动了上下游一系列配套产业的迅猛发展。然而，就光伏行业而言，光伏电池制造过程中使用的氢氟酸会导致大量酸性高含氟废水的产生，这种废水具有低pH值、高硝态氮、高氟离子含量、低生物降解性和高重金属含量等特点。若直接排放，将严重威胁生态环境和人体健康。但另一方面，氟作为一种有限资源，又可以广泛应用于工业生产、农业以及医药等领域。

目前常用的光伏废水处理技术包括化学沉淀法、吸附法、离子交换法以及膜技术等。就吸附法、离子交换法以及膜技术而言，虽可将出水氟离子降至较低水平，但其处理成本较高，不能满足企业降本增效的实际需求。化学沉淀法操作简便，处理成本低，但其会产生大量高含水率污泥，后续常需耦合沉淀、板框压滤等处置单元，极大的增加了处理系统的占地面积及吨水处理成本。然而，上述方法无法有效实现废水中氟资源的回收，造成了资源浪费。

核晶造粒技术，能够诱导水中氟化钙的结晶，该工艺不仅降低了水中氟的浓度，而且生成了纯度更高的氟化钙颗粒，最大限度地减少了副产物的产生，但光伏废水中通常存在硫酸盐与氟离子共存的情况，常规的化学结晶造粒除氟技术常以钙盐为沉淀剂，硫酸根的存在会与氟离子竞争水体中游离的钙离子及填料表面的活性位点，造成处理效能的降低；同时，硫酸根与钙离子结合所形成的硫酸钙将造成最终产物纯度的下降。针对上述问题，云南氟业-西安交大氟污染控制与资源化工程研究中心团队以某光伏企业高浓度含氟废水（共存硫酸根）为研究对象，采用团队研发的核晶造粒技术，向含氟废水中投加诱晶剂，通过水力学及水化学参数的调控，实现废水中氟离子的强化回收。并基于此理论基础，通过系列实验探究核晶造粒工艺在不同工艺参数下对于氟离子的回收效能与机制，以期为后续的工程应用提供依据。

核晶造粒技术运行参数对于光伏废水中氟离子与硫酸根的去除效能如图 2 所示。本文选用氯化镁为诱晶剂，依据溶度积原理，氟化镁的过饱和度是推动氟结晶过程的驱动力，其中镁离子浓度是影响氟去除效果的关键因素。如图 2a 所示，随着氯化镁投加量的增加，废水中氟离子的去除率先增加后降低，且在氯化镁投加量为 4 gMgCl2/0.896 gF 时达到最大，为 92.4%。此外，硫酸根的去除率随着诱晶剂的投加量持续增加，最大去除率为 3%左右。

如图 5a 所示，运行 120 h后的造粒体在 2θ = 32.91°、35.28°、39.06°、43.41°及 60.80°等多处出现氟化镁的衍射峰，说明含氟废水中的氟离子以氟化镁的形式附着于晶种表面；此结果与图 4f 中的结果相一致。相较于原晶种的拉曼谱图，造粒体谱图中在 206 cm-1、265 cm-1以及 467 cm-1 处出现了新的衍射峰，为氟化镁的拉曼衍射峰，这与 XRD 谱图中造粒体表面形成了氟化镁与氟镁酸钠的结论相一致。

（1）基于上述表征分析，含氟废水的核晶造粒除氟机制如图 6 所示。在反应 pH 区间内，晶种表面荷正电（图 3e），在晶种的诱导下，氟离子优先富集与晶种表面，随着诱晶剂的投加，并辅以水力学（上升流速）调控，强化了晶种、氟离子与诱晶剂之间的碰撞机率，促进了氟化镁在晶种表面的成核；此外，由于前期为了调节含氟水pH 至 6-8 之间时引入了氢氧化钠，氢氧根离子用于中和废水中的氢离子，从而被消耗，残留的钠离子在氟化镁形成的过程中，部分嵌入氟化镁晶格中，形成了氟镁酸钠晶核并生长。

（2）在光伏废水中硫酸根共存的前提下，核晶造粒技术可有效回收水体中的氟离子，当诱晶剂投加量为 4.46 gMgCl2/gF，进水流量为 67.8×10-4 m3/h 时，静态床高为 30%，且晶种粒径为 80 目~100 目时，氟离子去除效率最高可达 90%以上，回收造粒体（氟化镁）纯度可达 90%以上

（3）结合系列表征，如 FTIR、XRD、Roman 等，可发现，在核晶造粒反应体系中，在晶种的诱导及诱晶剂（氯化镁）的协同驱动下，通过水力剪切作用，强化传质，使氟离子以氟化镁及氟镁酸钠的形式附着沉淀于晶种表面；该过程中，氟离子的去除机制主要为非均相成核；

（4）通过 SEM-EDS、Zeta 电位以及静态水接触角等表征可以发现，由于硫酸根的存在，造成了空间位。