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處理水中氟超標的方法有哪些?

發布時間:2019-08-02
  井水中含氟超標對人體有著很大的危害性,根據我國國家生活飲用水衛生標準,井水中含氟不得超過1.0 mg/L,如果長期飲用含氟超標的水,很容易造成氟中毒,氟中毒是一種慢性全身性疾病,過量的氟進入人體后,會形成氟斑牙和氟骨癥,導致牙齒呈黃色、黃褐色或黑褐色,逐漸缺損脫落;出現腰腿痛、關節僵硬、骨骼變形、下肢彎曲、駝背,甚至癱瘓等癥狀,老人容易骨折,影響小孩智力的正常發育。而我國很大一部份地區,井水中的含氟量都是超過國家規定的標準的,嚴重的地區甚至是相關規定的十幾倍。

  那我們又該怎么處理氟超標的井水呢?
  根據我司對井水處理的多年經驗,總結出井水除氟有以下幾種方法:
  1、吸附過濾法:
  就是采用活性氧化鋁對水中的氟進行置換過濾,活性氧化鋁是白色顆粒狀多孔吸附劑,有較大的比表面積,是除氟比較經濟有效的方法。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,對氟有極大的選擇性。活性氧化鋁使用前可用硫酸鋁溶液活化,使轉化成為硫酸鹽型,
  反應如下:(Al2O3)n?2H2O+SO4 →(Al2O3)n?H2SO4 + 2OH,
  除氟時的反應為:(Al2O3)n?H2SO4+2F →(Al2O3)n?2HF+SO4
  活性氧化鋁失去除氟能力后,可用1%-2%嘗試的硫酸鋁溶液再生:
  (Al2O3)n?2HF+SO4→(Al2O3)n?H2SO4+2F 
  每克活性氧化鋁所能吸附氟的重量,一般為1.2~4.5mg,它取決于:原水的氟濃度、pH值、活性氧化鋁的顆粒大小等。
 
  活性氧化鋁性能特點:
  1.設備造價低廉,運行費用低,管理簡便;
  2.濾料經過再生,可多次使用濾料壽命長;
  3.除氟效果好,占地面積小。一般我們推薦使用這種除氟方法.
  2、采用膜分離法:
  此辦法就是采用目前全球過濾精度最高的反滲透膜,對水中的氟離子進行分離,但此方法的缺點是,氟離子容易造成對膜的堵塞,所以含氟過高的水源不適宜用這種方法。
 
  3、絮凝沉淀法:
  凝沉淀法常用的絮凝劑為鋁鹽。鋁鹽投加到水中后,利用Al3+與F-的絡合以及鋁鹽水解中間產物和最后生成的Al(OH)3(am)礬花對氟離子的配體交換、物理吸附、卷掃作用去除水中的氟離子。與鈣鹽沉淀法相比,鋁鹽絮凝沉淀法具有藥劑投加量少、處理量大、一次處理后可達國家排放標準的優點。硫酸鋁、聚合鋁等鋁鹽對氟離子都具有較好的混凝去除效果。使用鋁鹽時,混凝最佳pH為6.4~7.2,但投加量大,根據不同情況每m3水需投加150~1000g,這會使出水中含有一定量的對人體健康有害的溶解鋁。使用聚鋁后,投加量可減少一半左右,絮凝沉淀的pH范圍擴大到5~8 。聚鋁的除氟效果與聚鋁本身的性質有關,堿化度為75%的聚鋁除氟最佳,投加量以水中F與 Al的摩爾比為0.7左右時最佳。鋁鹽絮凝沉淀法也存在著明顯的缺點,即使用范圍小,若含氟量大,混凝劑使用量多,處理費用較大,產生污泥量多;氟離子去除效果受攪拌條件、沉降時間等操作因素及水中SO42-,Cl-等陰離子的影響較大,出水水質不夠穩定,這與目前對混凝除氟機理認識還很不夠有關,研究絮凝除氟機理具有明顯的現實意義。
 處理水中氟超標的方法有哪些?
  鋁鹽絮凝去除氟離子機理比較復雜,主要有吸附、離子交換、絡合沉降三種作用機理。
  (1)吸附法:
  鋁鹽絮凝沉淀除氟過程為靜電吸附,最直接的證據是AC或PAC含氟絮體由于吸附了帶電荷的氟離子,正電荷被部分中和,相同pH條件下ζ電位要比其本身絮體要低。另一證據是當水中SO42-,Cl-等陰離子的濃度較高時,由于存在競爭,會使絮凝過程中形成的Al(OH)3(am)礬花對氟離子的吸附容量顯著減少。
  鋁鹽絮凝除氟過程中生成的具有很大表面積的無定性的Al(OH)3(am)絮體,對氟離子產生氫鍵吸附。氟離子半徑小,電負性強,這一吸附方式很容易發生,這已在鋁鹽除氟絮體紅外光譜中得到證實。不管是化學吸附還是物理上的靜電吸附,只要是離子吸附方式,就會使鋁鹽水解陽離子所帶的正電荷降低,從而使絮體的ζ電位值下降。AC和 PAC含氟絮體的ζ電位都比本身絮體的ζ電位低,說明鋁鹽除氟過程中離子吸附是一重要的作用方式。
  XPS試驗表明,絮體Al(OH)3(am)對NaF和HF的吸附為分子吸附。這兩種吸附的具體方式尚有待于進一步研究,最有可能的是氟離子先以氫鍵或靜電作用方式吸附到絮體上,然后鈉離子和氫離子作為電荷平衡離子吸附到上面而構成分子吸附。
  (2)離子交換法:
  氟離子與氫氧根的半徑及電荷都相近,鋁鹽絮凝除氟過程中,投加到水中的 Al13O4(OH)147+等聚羥陽離子及其水解后形成的無定性Al(OH)3(am)沉淀,其中的OH-與F-發生交換,這一交換過程是在等電荷條件下進行的,交換后絮體所帶電荷不變,絮體的ζ電位也不會因此升高或降低,但這一過程中釋放出的OH-,會使體系的pH升高,說明離子交換也是鋁鹽除氟的一個重要的作用方式。
  (3)絡合沉淀法:
  F-能與Al3+等形成從AlF2+,AlF2+,AlF3到 AlF63-共6種絡合物,溶液化學平衡的計算表明,在F-濃度為1×10-4~1×10-2 mol/L的鋁鹽混凝除氟體系中,pH為5~6的情況下,主要以AlF2+, AlF3,AlF4- 和AlF52-等形態存在,這些鋁氟絡合離子在絮凝過程中會形成鋁氟絡合物 (AlFx(OH)(3-x)和Na(x-3)AlFx)或夾雜在新形成的 Al(OH)3(am)絮體中沉降下來,絮體的IR和XPS譜圖最終觀察到的鋁氟絡離子AlFx(3-x)+一部分是絡合沉降作用的結果,另一部分則可能是離子交換的產物。

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