新型氟离子吸附剂的除氟研究论文

地下水除氟 1 氟是人体中必须的微量元素，水中含氟量在～之间时，长期饮用对人体有轻微的不良影响；水中含氟量超过时，长期饮用易患氟斑牙和氟骨症，因此饮用水中氟的含量不应超过,特殊情况下不得超过。 2 除氟工艺除活性氧化铝吸附法、混凝沉淀法和电渗析法外，还有反渗透法、电凝聚法、骨碳法等。根据调查，目前统一供水工程中应用较多的是活性氧化铝吸附法，分质供水工程中应用较多的是电渗析法和反渗透法，因此，本条规定除氟工艺应根据原水水质、设计规模等，通过技术经济比较后确定。 3 关于活性氧化铝吸附法除氟的要求： 1 当原水浊度超过5NTU时，滤料表面的微孔易堵塞，丧失吸附能力；当原水含氟量超过10mg/L时，除氟效果不受影响，但每个吸附周期处理的水量小，再生频繁，运行成本高，因此作出本条规定。 2 活性氧化铝的粒径越小吸附容量越大；过细机械强度会降低，易磨损和被水冲走，因此作出本条规定。 3 进水pH值在左右时，活性氧化铝的吸附容量最高；地下水的pH一般在以上，因此，有条件时应将原水的pH值调低到～，以满足连续运行要求，提高除氟能力、降低成本。调整原水的pH值常采用硫酸和二氧化碳，也可采用盐酸、醋酸等酸性溶液，采用硫酸的浓度一般可为～，pH值宜调低到～；用二氧化碳调pH值，水质最好，pH值宜调低到～。 关于滤速的选择，pH值较高时滤速取较低值，活性氧化铝粒径较小时滤速取较高值。 4 关于滤层厚度的选择，进水含氟量、pH值高、滤速高时取较大值。 本条是关于滤料再生设计的规定，滤料再生是活性氧化铝吸附法除氟设计的重要环节，首次反冲洗的目的是去除滤料截留的悬浮物、疏松滤料层；再生的目的是排除滤料所有吸附的氟离子；二次反冲洗（或淋洗）的目的是迅速将滤料颗粒间含有的再生液冲出去，并降低出水的含氟量和碱度（或酸度）；中和的目的是使滤料尽快回到吸附状态，使出水含氟量迅速降下来。 4 混凝沉淀法除氟药耗量大，因此仅适用于处理水量较小、原水含氟量低的工程。 1 混凝沉淀法除氟，凝聚剂多采用铝盐，投加量随原水含氟量、温度和pH值而变化，不同的铝盐对同一种水投加量也不同，应通过试验确定。 2 水温影响混凝沉淀除氟效果，水温越高，沉淀时间越长；投加凝聚剂将引起pH值的变化，pH值的变化影响沉淀除氟效果，pH值为～时，沉淀效果最好。 3 目前国内混凝沉淀法除氟多采用间歇沉淀。电渗析 1 电渗析淡化苦咸水和除氟是在直流电的作用下利用阴、阳离子交换膜对水中阴、阳离子的选择透过性完成的。电渗析器成本和运行能耗与原水的含盐量或含氟量成正比，因此本条规定含盐量小于5000 mg/L的苦咸水淡化以及含氟量小于12mg/L的水除氟可采用电渗析，超过该范围时通过加大电渗析器的台数、级数、段数和膜对数仍可达标，但要通过技术经济比较确定。 .3 电渗析器只能去除水中的部分盐离子，水中的硅酸盐和不解离的有机物难于去除、碳酸根的迁移率较小、溴的去除率也较小，因此进入电渗析器的水除盐离子含量和细菌指标外，其他水质指标均应符合GB5749要求；电渗析离子交换膜上的活性基团，对细菌、藻类、有机物、铁、锰敏感，在膜上会形成不可逆反应；浊度高，会阻塞隔板布水区，为避免电渗析设备的堵塞和膜的污染，进入电渗析器水应进行预处理。 4 为保护离子交换膜安全，因此作出本条规定。 5 生活饮用水中维持合理的盐分和氟含量，有利人体需要，GB5749中规定溶解性总固体不应超过1000 mg/L、氟化物含量不超过，因此作出本条规定。 6 电渗析器的型号、流量、级数、段数和膜对数，是电渗析器的主要参数，因此作出本条规定。 7 离子交换膜、隔板、隔网和电极是电渗析器的主要组成部件，因此作出本条规定。 8 为避免电渗析器内部结垢，延长使用寿命和酸洗周期，电渗析器应有频繁倒极装置；为避免手动倒极不能严格地长期按时操作，因此宜采用自动频繁倒极装置。 9 电渗析器的出水包括淡水、浓水和极水三部分，为保持膜两侧浓淡室压力一致，浓水流量宜与淡水流量相同，为节水可略低于淡水流量；极水流量，太高浪费，太低影响膜的寿命。

采用实验室规模的化学沉降法处理含氟水,研究结果表明：当联合投加CaCl2-AlCl3-Ce(SO4)2调节pH = 8 搅拌反应30min时,能一次将含F- 500mg/L降至 10mg/L以下,此种方法简单易行,便于操作,实验结果为含F- 废水的达标处理提供了一定的科学依据. 氟离子半径小,溶解性能好,是较难去除的污染物之一.目前认识到的除氟机理主要有： (1)生成难溶氟化物沉淀 如钙盐法中将氟离子转化为难溶的CaF2沉淀.钙盐联合使用镁盐、铝盐、磷酸盐后,除氟效果增加,残氟浓度更低,主要原因是形成了新的更难溶的含氟化合物.如钙盐与磷酸盐合用时,生成Ca5(PO4)3F沉淀；CaCl2和AlCl3合用时,形成一种由Ca、Al及F组成的络合物沉淀,其具体组分和结构尚待进一步研究.一些由多种元素组成的氟化物,比单一元素组成的氟化物具有更低的溶解度,对它们形成条件的研究,有助于除氟工艺的改进和新方法的研究与开发. (2)离子或配位体交换 F-与OH-半径及电荷都较为相近,除氟剂中的OH-基团可与F-交换而达到除氟的目的.如羟基磷酸钙Ca10(PO4)6(OH)2的除氟机理： Ca10(PO4)6(OH)2+2F- Ca10(PO4)6F2+2OH- 铝盐混凝法中,铝盐混凝剂的最有效成分Al13O4(OH)7+24及其水解后形成的Al(OH)3(am)凝胶,其中的OH-配位体都可与F-交换： Al13O4(OH)7+24+xF- Al13O4(OH)24-xF7+x+xOH- Al(OH)3(am)+xF- Al(OH)3-xFx+xOH- 这一机理已被除F-后体系pH升高现象所证实.［Al13O4(OH)24-xFx］7+等阳离子形成后,可进一步水解生成Al13O4(OH)21F10等羟氟铝化合物.由于这一类化合物在水中有一定的溶解度,致使单独使用铝盐混凝除氟时最终出水的氟离子质量浓度很难降至4～7mg/L以下. 多数情况下离子与配位体交换是在固相中的OH-和液相中的F-之间进行的,降低液相中OH-浓度或提高F-浓度都有利于交换过程的进行.体系pH降低时,OH-浓度降低,但F-浓度会因形成HF而降低.最有利于F-与OH-进行交换的环境是pH为6～7的微酸性体系,这也是多数氟离子交换剂的最佳pH范围. (3)物理或化学吸附 X光电子能谱的研究表明,活性氧化铝对F-的吸附是通过对NaF的化学吸附来实现的： Al2O3+Na++F- 羟基磷酸钙Ca10(PO4)6(OH)2对F-的吸附是通过对CaF2的化学吸附来实现： Ca10(PO4)6(OH)2+Ca2++2F- Ca10(PO4)6(OH) 氟具有很强的电负性.红外光谱证实,在一些水化的Al2O3表面,F-可发生氢键吸附： 物理吸附中,最重要的是静电吸附.混凝除氟过程中,铝盐水解生成的Al3(OH)5+4、Al7(OH)4+17和Al13O4(OH)7+24等高价阳离子,可通过静电作用吸附F-,从而被随后形成的Al(OH)3(am)矾花卷扫下来.在这种情况下,当水中SO2-4、Cl-等阴离子的浓度较高时,由于存在竞争作用,会使Al(OH)3(am)矾花对F-的吸附容量显著减少. (4)络合沉降 F-能与Al3+、Fe3+、Mg2+等阳离子形成络合物而沉降.如铝盐混凝法中Al3+与F-形成AlF(3-x)+x而夹杂在Al(OH)3(am)中沉降下来. 目前的技术情况 (1)对含氟水的处理,切实可行的方法有吸附法、化学沉淀法和混凝沉降法.吸附法适用于水量较小的饮用水的处理,使用羟基磷灰石、活性氧化镁、稀土金属氧化物等新型吸附剂可提高处理效率.化学沉淀法适用于氟浓度高的工业废水的处理,在传统的钙盐沉淀法基础上,联合使用磷酸盐、镁盐、铝盐等,比单纯用钙盐除氟效果好.混凝沉降法中,使用聚合铝类混凝剂,如聚合氯化铝、聚合硫酸铝等,除氟效果比用Al2(SO4)3、AlCl3好.总的看来,各种方法中提高除氟效率的关键在于除氟剂的改进,如引入新组分,提高其中有利于除氟的化学形态的含量等. (2)目前人们已认识到的除氟机理主要有生成难溶氟化物沉淀、离子或配位体交换、物理或化学吸附、络合沉降等.含氟水处理过程中,各种除氟机理有可能同时发生.开展除氟机理的研究工作,有助于现有除氟工艺的改进和除氟新方法的开发. 希望对你有用

你好!我建议去和化学工厂及水利局咨询一下就好啦．含氟废水，目前国内大多数生产厂尚无完善的处理设施，所排放的废水中氟含量超过国家排放标准，严重污染环境。按照国家污水综合排放标准，氟离子浓度应小于10mg/L；对于饮用水，氟离子浓度要求在1mg/L以下。目前国内外常用的含氟废水处理方法大致分为两类，即沉淀法和吸附法。化学沉淀法是通过投加钙盐等化学药品，形成氟化物沉淀或氟化物被吸附于所形成的沉淀物中而共同沉淀。该方法简单、处理方便，费用低，但石灰溶解度低，只能以乳状液投加，且产生的CaF₂沉淀包裹在Ca(OH)₂颗粒的表面，使之不能被充分利用，因而用量大。处理后的废水中氟含量一般只能下降到15mg/L，很难达到国标一级标准。而且存在泥渣沉降缓慢，脱水困难，处理大流量排放物周期长，不适应连续处理连续排放等缺点。
吸附法是指含氟废水流经接触床，通过与床中固体介质进行离子交换或化学反应，去除氟化物。这种方法只适用于低浓度的含氟废水或经其他方法处理后氟化物浓度降至10~20mg/L的废水。而且接触床的再生及高浓度再生液的处理是整个运行过程中不可缺少的一部分，接触床频繁的再生使运行成本较高。
  此外，还有冷冻法、离子交换树脂除氟法、超滤除氟法、电渗析等，但因为处理成本高，除氟效率低，至今多停留在实验阶段，很少推广应用于工业含氟废水治理。
絮凝一气浮处理含氟废水新工艺是在传统工艺的基础上，采用絮凝一气浮一吸附相结合的工艺处理含氟废水。
1．基本原理
利用铝离子的三种机理来去除氟离子，即：
(1)吸附。铝盐絮凝除氟过程中生成的具有很大表面积的无定性Al(OH)₃ (am)原体对氟离子产生氢键吸附，氟离子半径小，电负性强，这一吸附方式很容易发生。
(2)离子交换。氟离子与氢氧根的半径及电荷都相近，铝盐絮凝除氟过程中，投加到水中的A1₁₃ O₄ (0H) ₁₄⁷⁺ 等聚阳离子及水解后形成的无定性Al(0H)₃(am)沉淀，其中的OH^-与F^-发生交换，这一交换过程是在等电荷条件下进行的。
(3)络合沉淀。F^-能与Al³⁺等形成从AlF²⁺、AlF²⁺、AlF₃到AlF₆^3- 6种络合物，络合沉降而去除F^-。
络合离子方程式如下：
F^-+ Al³⁺ →AlF²⁺↓+ AlF₂⁺↓+ AlF₃↓+AlF₄^-↓+ AlF₅^2-↓+ AlF₆^3-↓
; 絮凝产生的絮状物通过气浮装置达到有效的固液分离，出水经过砂滤再通过活性炭吸附后排放。
; 2．应用实例
某半导体厂含氟废水平均进口浓度为，pH＝，排放水量为50m³/d。《污水综合排放标准》( GB8978 -1996)一级标准为：F-≤10mg/，pH＝6~9。处理工艺流程见图1。

生产废水首先流入调节沉淀池，然后由泵提入絮凝反应池，同时通过自动加药机投加药剂NaOH，2‰聚铝及‰的PAM助凝剂，进行絮凝反应。加药过程中，观察pH值显示仪的读数，根据声值调节NaOH的投加量，控制pH在7左右。絮凝反应时间约为15min。出水自流入气浮分离池，由溶气释放器中释放出来的溶气水将絮凝后的沉淀托出水面，在液面上形成沉淀物浮渣，浮渣经刮渣机刮出后进入干化箱，静沉后的清洁液再流入调节沉淀池，沉渣干化后可外运填埋或焚烧处理。气浮分离池下部的清液自流入清水池中，部分清水由溶气泵提入溶气罐，作为气浮用的溶气水，其余的清水由泵提入砂滤塔，经过砂滤的水再进入活性炭吸附罐进行深度处理，最后直接排放。
在调试期间发现pH值对各阶段的处理效果有一定影响（表1），由表1可见，当声值控制在左右时处理效果最佳。


3．运行效果
这套处理设施竣工投用以来，经环境监测权威机构多次对设施进出口F-浓度进行采样监测。监测结果表明，该含氟废水处理设备出口排放物中的州值均在之间，F-的浓度均小于5mg/L，排放指标均达到了国家污水综合排放一级标准，除F-效率达。
同时经济评估表明，这套设施充分利用了工厂原有的调节沉淀池、部分管路等设施，总投资不高，除去设备折旧费及人工费，总运行费用每吨仅为元。
4．结论
(1)絮凝一气浮处理含氟废水工艺继承了传统工艺的优点，充分利用铝盐絮凝的吸附、离子交换、络合沉淀等作用机理，缓解后续处理的负荷，且采用聚铝作为絮凝剂比采用铝盐用量减少一半，处理费用进一步降低。
; (2)将气浮技术运用于含氟废水处理中，解决了以往固液分离的难题，使设备能稳定运行。
(3)出水末端采用活性炭吸附，给出水稳定达标排放提供保障。
(4)在工艺中，用NaOH取代传统的Ca(OH)₂，使泥渣量减少，解决了传统工艺泥渣多，易结垢，处理效果不佳，管路易堵塞等难题。
; 参考文献
1 凌波．铝盐混凝沉淀除氟水．水处理技术．1990，16(2):418~421
2 刘裴文、萧举强、王萍等．含氟废水处理过程的吸附交换机理—离子交换与吸附．(50):375~382
3 胡万里．混凝、混凝剂、混凝设备．化学工业出版社，环境科学工程出版中心
4 卢建杭、刘维屏、王红斌铝盐混凝法除氟离子的一般规律．化工环保．2000

硅铝酸钠是一种主要用于水处理的化学物质，也被称为沸石。当硅铝酸钠含氟时，可以通过置换反应去除氟元素。置换反应是一种离子交换反应。在这种反应中，一个离子被另一个离子替代。对于硅铝酸钠来说，它的结构中含有大量的Na+离子，当它接触到含氟溶液时，F-离子会进入硅铝酸钠晶体中并取代Na+离子。这个过程可以用下面的方程式表示：Na12Al12Si12O48·27H2O + 6F- → Na6Al6Si6O24·15H2O + 6HF + 6Na+其中，左边是硅铝酸钠晶体，右边是生成的沸石以及氢氟酸（HF）和剩余的Na+离子。这个置换反应发生的原因是从结构上来说，硅铝酸钠中的Na+离子和氟离子具有相似的半径大小和电荷。当氟离子进入晶体时，它们取代了一些Na+离子，并在晶体中占据了相同的位置。完成反应后，沸石中的Na+离子减少了，而F-离子增加了。这种置换反应是硅铝酸钠除氟的主要原理之一。

除什么的氟啊。很多呢。你要那种