飲用水除氟技術(shù)及其機(jī)理

1、2008年6月電力環(huán)境保護(hù)第24卷第3期飲用水除氟技術(shù)及其機(jī)理Discussionontechnologiesoffluorideremovalfromdrinkingwater蘇慶珍，王麗萍(中國(guó)礦業(yè)大學(xué)環(huán)境與測(cè)繪學(xué)院，江蘇徐州221008)摘要：綜述了近年來(lái)國(guó)內(nèi)外飲用水除氟技術(shù)，如沉淀法、吸附法、離子交換法、電凝聚法、電滲析法、反滲透法等，同時(shí)討論了各種除氟方法的機(jī)理及研究進(jìn)展。關(guān)鍵詞：飲用水；除氟；技術(shù)；機(jī)理Abstract：Th

2、etechnologiesoffluorideremovalfromdrinkingwaterwereanalyzed，suchasdeposition，adsption，onexchange，electro—coagulation，electro—dialysisandreverseosmosisThentheresearchfutureoftheabovetechnologieswerepredictedMeanwhile，them

3、echanismofeachmethodwasdiscussed。Keywds：drinkingwater；fluorideremoval；technology；mechanism中圖分類號(hào)：X7031文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1009—4032(2008)03—039—03氟是地球上分布最廣泛的元素之一，也是人體必需的微量元素。適量的氟對(duì)人體健康起著重要作用，當(dāng)人體內(nèi)氟含量過(guò)低時(shí)，會(huì)出現(xiàn)齲齒，但攝取過(guò)量的氟，不僅易引起氟斑牙和氟骨病，并

4、且可引起人體器官、神經(jīng)系統(tǒng)和細(xì)胞膜的損害。高氟地下水在我國(guó)分布廣泛，遍及27個(gè)省、市和自治區(qū)，全國(guó)各地約有7226萬(wàn)人飲用含氟量超標(biāo)的水E2](我國(guó)生活飲用水的標(biāo)準(zhǔn)為10mg／L)。因此，控制和消除飲用水中氟的污染，研究經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的除氟劑與除氟方法，對(duì)防治地方性氟病、改善人民身體健康狀況有重要意義。1除氟方法及其應(yīng)用11沉淀法沉淀法是除氟工藝中應(yīng)用較廣泛、適宜處理高濃度含氟廢水的一種主要方法。早期經(jīng)典技術(shù)為加入石灰、電石渣等沉淀劑，使氟

5、離子形成難溶性氟化物沉淀或氟化物在生成的沉淀物上共沉淀，通過(guò)沉淀的固液分離達(dá)到除氟的目的。該方法工藝簡(jiǎn)單，處理費(fèi)用低，但由于Ca“和F一生成CaF，的反應(yīng)速度較慢，并且廢水中的某些組分如SO一等陰離子吸附在新形成的CaF，微細(xì)晶粒表面，減緩CaF，晶粒的進(jìn)一步生長(zhǎng)，致使CaF，沉淀不易從水中析出。因此，處理后的出水中氟一般在20～50mg／L之間，仍高于國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)(10mg／L)，而且存在泥渣沉降緩慢、處理大流量排放物周期長(zhǎng)、不適

6、合連續(xù)排放等缺陷。隨著聯(lián)合處理方法的開(kāi)展，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)石灰與可溶性鈣鹽、鎂鹽、鋁鹽、磷酸鹽聯(lián)合使用后，除氟效果增加，處理后水中殘氟濃度更低。閆秀芝等提出的氯化鈣與磷酸鹽除氟法，出水中氟質(zhì)量濃度為5mg／L左右，主要原因是形成了由多種元素組成的更難溶的含氟化合物，如鈣鹽與磷酸鹽合用時(shí)，生成Ca，(PO)F沉淀。在化學(xué)沉淀的基礎(chǔ)上結(jié)合混凝沉淀，可增強(qiáng)除氟效果。混凝沉降法的基本原理是在含氟廢水中加入混凝劑，并用堿調(diào)到適當(dāng)pH值，使其形成氫氧化物

7、膠體吸附氟。該法常用的混凝劑有無(wú)機(jī)混凝劑和有機(jī)混凝劑兩類。無(wú)機(jī)混凝劑主要是鋁鹽和鐵鹽。在用鋁鹽混凝除氟的過(guò)程中，鋁鹽水解生成的Al(OH)；、Al(OH)：和A10(OH)等高價(jià)陽(yáng)離子，可通過(guò)靜電作用吸附F一，隨后被形成的AI(OH)礬花卷掃下來(lái)。在這種情況下，當(dāng)水中s0、cl等陰離子濃度較高時(shí)，由于存在競(jìng)爭(zhēng)作用，會(huì)使Al(OH)礬花對(duì)F一的吸附容量顯著減少。此外，鋁鹽混凝除氟效果與pH值密切相關(guān)，在pH值為58～70的微酸性條件下效果

8、最佳。在鐵鹽混凝沉淀法中，改性聚鐵可以與氟離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，并縮短反應(yīng)時(shí)問(wèn)，提高氟的去除率。另外，聚硅酸金屬鹽是一類新發(fā)展起來(lái)的無(wú)機(jī)高分子絮凝劑，可克服沉淀凝聚顆粒細(xì)小、沉淀慢、處理周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)，成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外絮凝劑領(lǐng)域研究的一39維普資訊2008丘蘇慶珍等：飲用水除氟技術(shù)及其機(jī)理第3期因此，對(duì)于地下水而言，陰離子交換樹(shù)脂對(duì)氟的選擇吸附交換能力較低，一般1kg樹(shù)脂的交換容量約為1g氟。22反滲透法反滲透技術(shù)是借助于比滲透壓更高的壓力，

9、改變自然滲透方向，把濃縮液中的溶劑壓向半透膜稀溶液一邊的處理過(guò)程，它是20世紀(jì)60年代以后迅速發(fā)展起來(lái)的新技術(shù)，已應(yīng)用于海水淡化、超純水制備等。Hindin等人設(shè)計(jì)出小型反滲透槽，用Cel—luiose醋酸膜，對(duì)只含氟離子的水除氟，結(jié)果使氟化物質(zhì)量濃度由585mg／L降到10mg／L。反滲透法除氟效率取決于pH值，pH從50上升到70，除氟率則從45％增到90％。但該法還沒(méi)有應(yīng)用于大規(guī)模的除氟過(guò)程。23電凝聚法電凝聚法是利用電解鋁過(guò)程中

10、生成羥基鋁絡(luò)合物和[A1(OH)]凝膠的絡(luò)合凝聚作用除氟的方法。孫立成等經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)為：電絮凝法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、處理過(guò)程中不需要添加任何化學(xué)藥劑且生成的沉淀物含水率低等優(yōu)點(diǎn)。電凝聚法已應(yīng)用于多種廢水的處理。24電滲析法電滲析法是在直流電場(chǎng)的作用下，溶液中的可溶性離子遷移，通過(guò)離子交換膜得到分離，濃縮的水排放，稀釋室的水就是去除大部分離子的處理水。利用電滲析除氟效果良好，不用投加藥劑，除氟的同時(shí)還可以降低高氟水的含鹽總量，這是其他除

11、氟方法難以做到的。電滲析裝置在運(yùn)行中易產(chǎn)生極化現(xiàn)象，采用頻繁倒極工藝可達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)行。3結(jié)語(yǔ)從應(yīng)用的角度看，國(guó)內(nèi)利用吸附法處理地下含氟廢水占多數(shù)?，F(xiàn)在主要的工作就是找到一種能克服傳統(tǒng)吸附劑的缺點(diǎn)，又能結(jié)合最新吸附劑的優(yōu)點(diǎn)，能夠發(fā)揮最優(yōu)吸附效果的吸附劑，如結(jié)合改性高分子吸附劑與稀土金屬氧化物的優(yōu)點(diǎn)制得負(fù)載稀土的高分子吸附劑。同時(shí)，開(kāi)發(fā)高效電凝聚反應(yīng)器也是飲用水除氟研究的方向之一。近年來(lái)，世界各國(guó)環(huán)保呼聲日益高漲，水處理技術(shù)正朝著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)

12、略的綠色技術(shù)方向發(fā)展，因此，尋求高效節(jié)能、不產(chǎn)生二次污染和經(jīng)濟(jì)有效的技術(shù)應(yīng)是飲用水除氟研究的重要課題。參考文獻(xiàn)：[1]余波，張恭舉，張莉，等飲水氟含量與兒童齲齒和氟斑牙關(guān)系的調(diào)查[J]中國(guó)地方病學(xué)雜志，2003，22(5)：437—439[2]GB5749—85，生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[s][3]朱順根含氟廢水處理[J]化學(xué)世界，1990，31(7)：293—296[4]閆秀芝，王淑芬CaC1：磷酸鹽法處理含氟廢水的探討[J]環(huán)境保護(hù)科學(xué)，

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