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| 飲用水除氟的常用方法吸附過濾和混凝沉淀 | |||
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飲用高氟水危害人體健康是個世界性問題，已越來越受到人們的重視。自20世紀50年代以來，人們研究了多種除氟方法，并取得了一定進展。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復雜的過程，鋁鹽投加到水中后，可通過Aln與F一的絡合、鋁鹽水解的中間產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理有吸附、離子交換、絡合沉降及網捕和機械卷掃等…。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值條件下產生不同的水解產物有關，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重要因素。如水溫過高，氫氧化鋁的水合作用增加，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、混凝攪拌時間等因素的影響，因此在實際應用中均應予以考慮。
混凝沉淀除氟的主要缺點是處理后產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心。該方法適用于須同時去除濁度的低氟水處理，其應用越來越少。
2 吸附過濾
我國飲用水除氟方法中，目前研究應用最多的是吸附過濾法，其除氟機理主要有吸附、離子交換、絡合作用等。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，等電點約在9．5，當水的pH值小于9．5時可吸附陰離子，大于9．5時可去除陽離子，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值有密切關系，在pH=5．5時，吸附容量最大，因此如將原水的pH值調節(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、接觸時間、原水中離子的種類及含量等有關，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流失，并且容易被再生劑NaOH溶解。國內常用的粒徑是1～3mm，但也有粒徑為0．5～1．5mm的產品。
活性氧化鋁使用前可用硫酸鋁溶液活化，使其轉化成硫酸鹽型，反應如下：
(AI2O3)·2H2O+SO42-—(AI203)·H2SO4+20H-
除氟的反應為：
(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質的吸附劑，僅次于活性氧化鋁而在我國應用較多的除氟方法。骨炭的主要成份是羥基磷酸鈣，其分子式國外認為是Ca，(PO)·CaCO，，國內認為是Ca。(PO)(OH)，交換反應如下：
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¨。骨炭價格比較便宜，但機械強度較差，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。經預處理之后，對氟離子具有高選擇交換性能。試驗研究表明，沸石交換吸附除氟過程中，同時交換吸附了部分鈣、鎂，從而降低了水的硬度，進一步改善了水質；且沸石的吸附性能具有越用越好的趨勢¨¨，這是其它吸附劑無法比擬的。但沸石的吸附容量有待于提高。 |
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