人工处理高氟水

从 Smith 等人发现氟中毒症状起源于水中氟化物含量过高以来 各国一直致力于高氟水处理技术的开发与研究 美国是最早开展该 领域理论研究并应用于实际工程的国家 目前国内外除氟的方法主 要有 化学法 吸附法 离子交换法 电化学法和反渗透法等 1 化学法 化学处理方法又包括混凝沉淀法和钙盐沉淀法等 混凝沉淀法 除氟的原理为 当混凝剂溶于水时 会迅速水解 生成的不溶沉淀 物将氟离子吸附 共同沉淀从而去除水中的氟离子 当前应用较广 的混凝剂主要是铝盐 明矾 氯化铝 硫酸铝 聚合氯化铝 钙盐沉淀法主要采用钙盐 氧化钙 氢氧化钙 氯化钙 石灰 等 与水中的氟离子形成沉淀来除氟 氧化钙投加到水中 与水中 氟离子形成氟化钙沉淀 然后通过过滤或沉降等方法 使沉淀物与 水分离 达到除氟目的 受氟化钙溶解度的影响 该方法不易达到 饮用水标准 主要用于含氟较高的工业水处理 石灰和氢氧化钙除 氟机理是与水中的 Ca Mg 无机盐反应生成大量的 Mg OH 2和 CaCO3沉淀 Mg OH 2沉淀表面经一级交换吸附共沉淀而使氟离子 浓度降低 同时 CaCO3沉淀亦有少量除氟作用 在石灰苏打软化过 程中也可达到一定的除氟效果 被软化水中去除的氟量与溶液中的 镁的含量有关 郓城县地方病办公室于 20 世纪 80 年代末 90 年代初 进行过 多种高氟改水实验 其中普遍使用的是化学除氟法 从初期使用情 况看 改水效果较好 一般小于 1 0mg L 但该法的缺点是氟病患 区居民难以做到坚持不断的饮用除氟水 往往半途而废 因此 该 办法成功率低 2 吸附法 用于除氟的常用吸附剂主要有活性氧化铝 活化沸石 活性氧 化镁 骨炭等 近年来还报道了氟吸附容量较高的羟基磷石灰 氧 化锆树脂等 利用这些吸附剂可将氟浓度为 10mg L 的含氟水处理 到 1 0mg L 以下 达到饮用水标准 活性氧化铝是美国公认的六种除氟方法的一种 在我国的研究 和使用也较早 作为传统的除氟剂 具有吸附容量大 技术成熟等 优点 适用于进行大规模的除氟处理 可用做水厂集中除氟使用 沸石作为一种天然矿石 无毒无害 来源广泛 价格低廉 是 三维无限结构的含水碱金属和碱土金属的结晶铝硅酸盐 其主要特 点是具有吸水性和失水性 并具有离子交换反应性能而不引起结构 多大变化的性质 活化和再生方法简单 不需要掌握特殊的技术 虽初次投资较大 但有越用越好的趋势 适合长期使用 国内目前应用骨炭除氟的数量仅次于活性氧化铝 除氟机理是 氟与水中的 Ca2 生成 CaF2被羟基磷酸钙所吸收 从而达到除氟的目 的 M J Larsen 等人用磷酸氢钙处理含氟水使其达到氟磷灰石过饱 和状态 加骨炭和羟基磷灰石作为晶种的两步共沉淀除氟方法 除 氟容量随原水含氟量的增加而增加 而除氟效率则随原水含氟量的 增加而降低 3 离子交换法 离子交换法主要采用离子交换树脂 磺化烟煤 锯屑等 利用 离子交换作用达到除氟的目的 常用的除氟树脂有氨基膦酸树脂 聚酰胺树脂 阳离子交换树脂 阴离子交换树脂等 吸附饱和后可 用再生剂再生 反复使用 但当水中共存有其他阴离子时 受交换 顺序的影响 除氟效果也会相应受到影响 阴离子交换树脂对地下 水主要阴离子的吸附交换次序为 SO42 NO3 Cl F 4 电化学法 电化学法主要分为电渗析法 电凝聚法与电吸附法等 电渗析 法是利用膜分离技术 在直流电场作用下 溶液中可溶性离子迁移 通过选择透过性离子交换膜得到分离 使水中的一部分离子迁移到 另一部分水中 水的含盐量降低 氟化物含量也相应降低 电凝聚法是近年来我国开发的一种新型饮用水除氟技术 其原 理是利用电解铝过程生成的氢氧化铝凝聚作用除氟 电吸附是一种不涉及电子得失的非法拉第过程 所需电流仅用 于电吸附电极溶液界面的双电层充电 因此电吸附本质是一个低电 耗的过程 5 反渗透法 反渗透法是将含盐水加压超过渗透压以上 供给反渗透膜元件 盐水中的水分子便通过反渗透膜 在另一侧便可得到淡水 这是各 种淡水化方法中理论上最为节省能耗的方法 全世界采用不同技术 建立的生产能力大于 100m3 d 的脱盐淡化工厂中 反渗透法占 55 在国外已成功的大规模应用于苦咸水淡化 海水淡化和超纯 水制备等方面 它可以十分有效 可靠地实现高氟苦咸水除氟除盐 的双重目的 总之 国内外对于高氟水处理的研究很多 也有多种方法实地 应用到某些高氟区 受经济条件等因素