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地下水除氟方法总结

【文章来源】:澳门新葡萄京所有网站

【发布日期】:2018-3-8 13:36:51

文章内容

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    氟是地球上分布最广泛的元素之一,也是人体必需的微量元素。适量的氟对人体健康起着重要作用,当人体内氟含量过低时,会出现龋齿,但摄取过量的氟,不仅易引起氟斑牙和氟骨病,并且可引起人体器官、神经系统和细胞膜的损害。高氟地下水在我国分布广泛,遍及27个省、市和自治区,全国各地约有7700万人饮用含氟量超标的水,其中近500万人的饮用水含氟量超过5.0mg/(我国生活饮用水的标准为1.0mg/L)。

    因此,控制和消除饮用水中氟的污染,研究经济、实用的除氟剂与除氟方法,对防治地方性氟病、改善人民身体健康状况有重要意义。国内外除氟的方法有沉淀法(化学法、混凝法、电凝聚法)、吸附法、电渗析法、反渗透法、离子交换法等。

    沉淀法(1)-化学沉淀:

    沉淀法主要分化学沉淀和混凝沉淀,即投加化合物形成不溶于水的含氟沉淀物,或者利用化合物能与氟离子发生络合反应的化学性质而形成共同沉降。化学沉淀法中最常用的是投加钙盐为沉淀剂,Ca2+与F-生成CaF沉淀从而达到除氟的目的。此法优点是操作简单,处理成本低廉;但其除氟效果受氟化钙的溶解度大小限制,往往只能将水中的氟浓度降低到8~10mg/L的水平,且产生的污泥量大,污泥中的氟由于含水率高而难以回收利用。

    有学者基于钙盐沉淀除氟原理研究出流化床除氟反应器,除氟率略有提高,但在处理低浓度含氟水时去除率仍然仅在40%以下。因此,化学沉淀法仅适用于含氟量高的废水处理或者在饮用水处理中作为除氟的第一道工序,其后要辅以吸附、膜分离等工艺来达到良好的除氟效果。

    沉淀法(2)-混凝沉淀法:

   混凝沉降法的基本原理是在含氟废水中加入混凝剂,并用碱调到适当pH值,使其形成氢氧化物胶体吸附氟。该法常用的混凝剂有无机混凝剂和有机混凝剂两类。无机混凝剂主要是铝盐和铁盐,但由于铝盐和铁盐混凝沉淀的除氟效率与溶液的pH、碱度、共存阴离子种类和浓度相关,并受搅拌条件和沉降时间等操作条件影响,所以除氟效果并不稳定。聚硅酸金属盐是一类新发展起来的无机高分子絮凝剂,可克服沉淀凝聚颗粒细小、沉淀慢、处理周期长的缺点,成为近年来国内外絮凝剂领域研究的一热点。聚丙烯酰胺(PAM)是目前使用最广泛的有机混凝剂,在含氟废水的处理中加入聚丙烯酰胺,产生吸附、卷带和网捕作用,可加快混凝物的形成,进而加快沉淀速度,强化除氟效果。混凝沉降法一般只适用于处理含氟较低的废水,在强酸性高氟废水处理中,混凝沉降法常与中和沉淀法配合使用。

    沉淀法(3)-电凝聚法:

    电凝聚法是利用电解铝过程中生成羟基铝络合物和[Al(OH)3]m凝胶的络合凝聚作用除氟的方法。目前应用较多的是双极性铝电极法除氟。双极性铝电极法中铝电极上能同时存在阴极反应和阳极反应,从而增加了阳极有效面积并缩短反应时间。电絮凝法具有设备简单、操作方便、处理过程中不需要添加任何化学药剂且生成的沉淀物含水率低等优点。开发高效电凝聚反应器是饮用水除氟研究的方向之一。

    吸附法:

    吸附即含氟水通过接触床时通过离子交换或表面化学反应达到除氟的目的。吸附法的除氟效率高低主要依赖于吸附材料的性能。吸附剂则通过再生来恢复交换能力。此种方法主要用于处理含氟量较低的废水,或经过处理后氟已降至15~30mg/L的废水的深度处理,以及饮用水的深度处理。常用的吸附剂有骨炭、活性氧化铝、沸石等。近年来还报导了氟吸附容量较高的羟基磷灰石、氧化锆等。利用这些吸附剂可将含氟10mg/L以下的原水降至1.0mg/L以下,达到饮用水标准。是目前我国应用最广泛的一种饮用水除氟技术。

    电渗析法:

   电渗析法是在离子交换膜的两端施加直流电场,使带负电的氟离子和带正电的离子分别通过阴、阳离子交换膜向阳极和阴极方向迁移而除氟的一种方法。利用电渗析除氟效果良好,不用投加药剂,除氟的同时还可以降低高氟水的含盐总量。该法降氟效率高,缺点是设备投资大,除氟的同时也除去了部分对人体有益的矿物质。电渗析法适用于原水含盐量500~4000mg/L时的苦咸水除氟,因此常用于我国西北、河南、山东等地苦咸水地区的集中饮水除氟工程。

    反渗透法:

   反渗透是通过半渗透膜除氟的纯物理过程,氟去除率能达到90%以上,并且能同时去除水中其他无机污染物。pH、进水成分、流速和操作压力都影响膜除氟效率,研究表明,最佳pH条件为7,操作压力越高,氟去除率越高,但高操作压力同时带来能耗高,成本增加的问题。

    离子交换法:

   离子交换法是将含氟废水通过装有交换剂的装置,氟离子与交换剂上的离子或原子团发生交换,从而将氟离子从水中去除。离子交换法常用的交换剂是阴离子交换树脂,可将氟降至1mg/L以下,但由于地下水含有其他阴离子,影响脱氟效果。因此,对于地下水而言,阴离子交换树脂对氟的选择吸附交换能力较低,一般1kg树脂的交换容量约为1g氟。反渗透是通过半渗透膜除氟的纯物理过程,氟去除率能达到90%以上,并且能同时去除水中其他无机污染物。pH、进水成分、流速和操作压力都影响膜除氟效率,研究表明,最佳pH条件为7,操作压力越高,氟去除率越高,但高操作压力同时带来能耗高,成本增加的问题。

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