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除氟技术的方法和成果

 氟是人体生命必不可少的微量元素之一。若长期饮用氟质量浓度高于1 mg/L的水,则会引起氟斑牙病;长期饮用氟质量浓度为36 mg/L的水会引起氟骨病。氟长期积累于人体时能深入骨骼生成 CaF 2 ,造成骨质松脆,牙齿斑釉,韧带钙化,严重者丧失劳动能力。氟慢性中毒还可产生软组织损害,还有致癌、致畸变反应。为了防止和减少氟病发生率,控制饮用水中的氟含量是十分必要的。


    我国不少地区饮用水源的氟含量较高,目前,全国农村约有7000多万人饮用高氟水 氟含量 >1mg/L) ,水中含氟量最高可达 12 ~ 18mg/L,导致不同程度的氟中毒。有效降低饮水中的氟含量,其途径一是选用适宜水源,二是采取饮水除氟,使含量降到适于饮用的范围。选取适宜水源往往受到自然条件限制,多数情况下采用饮水除氟方式获得洁净饮水。饮水除氟是通过物理化学作用,将水中过量的氟除去。
   

国内除氟技术现状和发展趋势:
    有效降低饮水中的氟含量,其途径一是选用适宜水源,二是采取饮水除氟,使含量降到适于饮用的范围。选取适宜水源往往受到自然条件限制,多数情况下采用饮水除氟方式获得洁净饮水。饮水除氟是通过物理化学作用,将水中过量的氟除去。饮水除氟的方法较多,按除氟工艺分主要有混凝沉淀法、滤层吸附法、离子交换法、电凝聚法、电渗析法、反渗透法。
混凝沉淀法:
   混凝沉淀法是在水体中投入具有凝聚能力或与氟化物产生沉淀的物质后,形成大量胶体物质或沉淀,氟化物也随之凝聚或沉淀,从而达到除氟目的。根据其混凝或沉淀剂的不同分为硫酸铝法、石灰软化法、氧化镁法、磷酸钙法等等。

滤层吸附法:
   滤层吸附法是指原水动态通过由能吸附氟化物的滤料装成滤床,高氟水经滤床过滤,大部分氟被滤床吸附,使水氟含量达到饮用水卫生标准要求。目前主要有活性氧化铝法、骨炭法和沸石法等,羟基磷灰石、金属复合材料和粘土法是近几年来发展起来的。

活性氧化铝法:
   制备的氧化铝颗粒有吸附表面,当水通过填塞在柱状容器中的活性铝时,污染物和水中的其它物质就被吸附在颗粒的表面,最初柱的上游变饱和,随着更多的水流通过,饱和带向下移动,最终达到全部饱和。再生可通过除氟剂 4% 的烧碱浸泡或由再生剂溶液通过柱体,然后将除氟剂用 2% 的硫酸液中洗至中和。原水采用投加二氧化碳气体降低原水的 pH 值,可提高活性氧化铝的吸附容量,用氢氧化钠作再生剂,采用大流量的循环再生法加强液体与颗粒的扰动,再生液可重复使用,再生剂用量与除氟量比值低于其他工艺用量。

电凝聚法:
   铝板在直流电场的作用下,作为特性电极,在电极表面向溶液溶出铝离子 Al 3 + ,在水解过程和缩聚过程中,形成不同形态氢氧化物的中间产物,作为吸附介质,强烈吸附氟离子和氟络合物。该法有以下优点: (1) 吸附物质不外加物,形成最简捷,因此设备简单,上马快; (2) 由于没有外加杂质,地下水清净,吸附介质最大限度地避免了杂质的覆盖,始终具有较大的活性,发挥强烈的吸附作用,可调节电流来达到所要求的出水含氟量; (3) 不必再生,简化操作和管理; (4) 废渣较少;基本保持地下原有水质,不影响饮水者的健康。
电渗析法:
   电渗析法是由多层阴、阳膜相互交替排列而成,阴离子交换膜可使水中阴离子透过,阳离子交换膜可使水中阳离子透过,使水中的一部分离子迁移到另一部分水中,将水分成浓水和淡水,淡水中的阴阳离子同时减少,水的含盐量降低,氟化物含量也相应降低。电渗析法主要设备电渗析器由电离子交换膜、隔板、极板和夹具等组成,离子交换膜分为阴膜、阳膜和复合膜三类,按结构类型可分为均相膜、半均相膜、异相膜三种,水处理用的电渗析器常采用异相膜。隔板材料常用聚氯乙烯和聚丙烯,其类型有填网式和冲模式。

反渗透法:
    反渗透技术是当今较先进的分离技术。其原理是在高于溶液渗透的压力作用下,借助只允许水透过的而不通过其它物质的半透膜的选择截留作用于将溶液中的物质分离。利用反渗透膜的分离特性,可以有效地除去饮水中的盐、胶体、有机物、细菌、微生物等杂质。目前我国城市的饮用纯水,大部分都是用反渗透装置制取的。一般都采取工业纯水的设备与工艺,预处理比较复杂;同时使水中一些微量元素与含盐量过低,影响人体健康。


  目前饮水除氟研究的趋势是除对已有的经典方法进行改进外,更注重研究使用方便、除氟效果好、性能稳定新的除氟材料与技术。以上各种方法没有一种适合在各种经济状况、不同类型地区的普遍通用方法,各有优缺点,一些方法效果不错,但费用高、技术高,需要投入大量资金,同时需要持续的电力保障,如反渗透法、电渗析法等;一些方法投资以及运行费用低,但是受分离措施影响,效率有限,不能充分地去除水中氟化物,如硫酸铝法;在使用骨炭和其它滤料时,除非持续地监测残余氟化物,否则很难发现水氟超标突破点,造成除氟剂失效。因此各地在选用饮水除氟时,应充分考虑当地的经济、技术、水质等诸多因素。只有选用合适的除氟方法,才能使除氟措施有效和持久。

       


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作者:/发布日期:2012/7/10 10:01:00
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