氯化鑭除氟反應原理

氯化鑭除氟是一種高效且成熟的技術，其核心是利用鑭（La3?）離子與氟（F?）離子能形成極難溶于水的氟化鑭（LaF?）沉淀，從而將氟離子從水中 “固定” 下來并分離出去。

一、 核心反應原理

1. 化學方程式

當氯化鑭溶液投加到含氟水中時，會發生如下反應：

LaCl? (aq) + 3NaF (aq) → LaF? (s) ↓ + 3NaCl (aq)

2. 離子方程式

反應的本質是 La3?和 F?之間的直接結合：

La3? (aq) + 3F? (aq) → LaF? (s) ↓

3. 驅動力：極低的溶度積（Ksp）

這個反應之所以能進行得非常徹底，根本原因在于產物氟化鑭（LaF?）的溶度積常數（Solubility Product Constant, Ksp）極低。

• Ksp 值：LaF? 的 Ksp 約為 1.0 × 10?1?（在 25°C 時）。
• 意義：Ksp 值越小，代表該物質在水中的溶解度越低。如此低的 Ksp 意味著，當水中同時存在 La3?和 F?時，它們會立即結合形成沉淀，直到溶液中剩余的 [La3?] 和 [F?] 濃度滿足 [La3?] × [F?]3 = Ksp 這個平衡關系式。在實際應用中，這意味著可以將水中的氟離子濃度降低到非常低的水平（例如，低于國家飲用水衛生標準的 1.0 mg/L）。

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