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飲用水除氟的常用方法吸附過濾和混凝沉淀
閱讀：473 發(fā)布時(shí)間：2023-9-4飲用高氟水危害人體健康是個(gè)世界性問題，已越來越受到人們的重視。自20世紀(jì)50年代以來，人們研究了多種除氟方法，并取得了一定進(jìn)展。目前主要除氟方法有：混凝沉淀、吸附過濾、電凝聚、電滲析和反滲透等。而吸附過濾和混凝沉淀法的研究與應(yīng)用較多。
鋁鹽混凝法是飲用水除氟的常用方法之一。鋁鹽混凝除氟是一個(gè)復(fù)雜的過程，鋁鹽投加到水中后，可通過Aln與F一的絡(luò)合、鋁鹽水解的中間產(chǎn)物及最后生成的無定型的Al(oH)，絮體對F一的離子交換、吸附及卷掃等作用去除水中的F一。研究表明，鋁鹽混凝除氟的主要作用機(jī)理有吸附、離子交換、絡(luò)合沉降及網(wǎng)捕和機(jī)械卷掃等…。常用除氟藥劑有鋁鹽混凝劑(包括聚合氯化鋁和單體氯化鋁等)、CF一1型飲用水除氟劑和PC85—3型除氟劑等。影響混凝沉淀除氟效果的因素比較復(fù)雜。pH值對除氟效果影響顯著，這主要與除氟藥劑在不同pH值條件下產(chǎn)生不同的水解產(chǎn)物有關(guān)，因此，選擇適宜的pH值是非常重要的。水溫也是影響除氟效果的一個(gè)重要因素。如水溫過高，的水合作用增加，沉淀下沉慢，甚至漂于水面，影響除氟效果；如水溫過低，盡管投加大量混凝劑也難獲得良好的混凝效果，通常絮凝體形成緩慢，絮凝顆粒細(xì)小、松散。水溫在l0—30℃，除氟效果較好[2]。此外，混凝沉淀除氟效果還受原水含氟量、堿度、鹽度、混凝攪拌時(shí)間等因素的影響，因此在實(shí)際應(yīng)用中均應(yīng)予以考慮。
混凝沉淀除氟的主要缺點(diǎn)是處理后產(chǎn)生大量的沉淀污泥以及除氟后水中的氯離子和硫酸根有增加趨勢。此外，以鋁鹽為混凝劑，處理后水中含有大量溶解鋁引起人們對健康的擔(dān)心。該方法適用于須同時(shí)去除濁度的低氟水處理，其應(yīng)用越來越少。
2 吸附過濾
我國飲用水除氟方法中，目前研究應(yīng)用最多的是吸附過濾法，其除氟機(jī)理主要有吸附、離子交換、絡(luò)合作用等。常用的吸附濾料有活性氧化鋁、骨炭、UR一3700螯合樹脂，還有某些天然巖石材料如沸石等作為濾料。此外，對新型濾料如氧化鐵涂層砂改性濾料、鑭氧化膜硅膠、負(fù)載鑭纖維吸附劑、活性炭纖維及活性氧化鈰/介孔篩除氟劑等的研究也取得了進(jìn)展。
活性氧化鋁是白色顆粒狀多孔吸附劑，有較大的比表面積。但是活性氧化鋁是兩性物質(zhì)，等電點(diǎn)約在9.5，當(dāng)水的pH值小于9.5時(shí)可吸附陰離子，大于9.5時(shí)可去除陽離子，因此，在酸性溶液中活性氧化鋁為陰離子交換劑，對氟離子有極大的選擇吸附性?；钚匝趸X除氟的能力與原水的pH值有密切關(guān)系，在pH=5.5時(shí)，吸附容量最大，因此如將原水的pH值調(diào)節(jié)到5.5左右，可以增加活性氧化鋁的吸附效率。其次與原水的氟濃度、活性氧化鋁的顆粒大小、接觸時(shí)間、原水中離子的種類及含量等有關(guān)，原水的氟濃度越高，吸附量越大，因此適用于高氟水處理；活性氧化鋁的顆粒大小與吸附容量成線性關(guān)系，顆粒小則吸附量大，一般為1.2～4.5mg/gE9]。但小顆粒會在反沖洗時(shí)流失，并且容易被再生劑NaOH溶解。國內(nèi)常用的粒徑是1～3mm，但也有粒徑為0.5～1.5mm的產(chǎn)品。
活性氧化鋁使用前可用硫酸鋁溶液活化，使其轉(zhuǎn)化成硫酸鹽型，反應(yīng)如下：
(AI2O3)·2H2O+SO42-—(AI203)·H2SO4+20H-
除氟的反應(yīng)為：
(AI2O3)·H2SO4+2 F-—(AI203)·2HF+SO42-
活性氧化鋁失去除氟能力后，可用l%～2%濃度的硫酸鋁溶液再生：
(AI2O3)·2HF+SO42-—(AI203)·H2SO4+2 F-
骨炭是由獸骨燃燒去掉有機(jī)質(zhì)的吸附劑，僅次于活性氧化鋁而在我國應(yīng)用較多的除氟方法。骨炭的主要成份是羥基磷酸鈣，其分子式國外認(rèn)為是Ca，(PO)·CaCO，，國內(nèi)認(rèn)為是Ca。(PO)(OH)，交換反應(yīng)如下：
Cal0(PO4)6(OH)2+2F-_Ca10(PO4)6。F2+20H- 。
研究表明，骨炭的吸附容量明顯高于活性氧化鋁；水中常見的陽離子可提高骨炭的除氟效果，卻使活性氧化鋁的吸附容量下降，陰離子對骨炭的除氟效果無明顯影響，卻降低活性氧化鋁的除氟效果；在相同的條件下，骨炭的濾水量遠(yuǎn)大于活性氧化鋁。此外，用活性氧化鋁處理后的水中Al及sol一含量大大增加，不但影響水的感官性狀，且給人體健康帶來潛在的危害。為此，對硬度較高或鹽度較多的高氟水采用骨炭除氟更合理¨。骨炭價(jià)格比較便宜，但機(jī)械強(qiáng)度較差，吸附性能衰減較快。天然沸石是一種含水的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽礦物，具有多孔性、篩分性、離子交換性、耐酸性以及對水的吸附性能等。經(jīng)預(yù)處理之后，對氟離子具有高選擇交換性能。試驗(yàn)研究表明，沸石交換吸附除氟過程中，同時(shí)交換吸附了部分鈣、鎂，從而降低了水的硬度，進(jìn)一步改善了水質(zhì)；且沸石的吸附性能具有越用越好的趨勢¨¨，這是其它吸附劑的。但沸石的吸附容量有待于提高。