徐宏建，王書(shū)芳，潘衛(wèi)國(guó)，郭瑞堂，戴玲智，汪 洋

（1.上海電力學(xué)院 能源與環(huán)境工程學(xué)院，上海200090；2.中國(guó)聯(lián)合工程公司，杭州310022；3.上海發(fā)電環(huán)保工程技術(shù)研究中心，上海200090）

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，含氟礦物的開(kāi)采加工、氟化物的合成、金屬冶煉、焦炭、玻璃、電鍍、化肥、農(nóng)藥、化工等行業(yè)排放的廢水中常含有高濃度的氟化物，特別是在電力行業(yè)中每處理1 000L排煙量，其脫硫廢水中含氟質(zhì)量濃度為3 800mg／L，含氟量相當(dāng)高，如果不加處理直接排放，將嚴(yán)重影響環(huán)境［1-2］.我國(guó)規(guī)定生活飲用水中適宜的含氟質(zhì)量濃度為0.5～1.0mg／L，工業(yè)廢水中氟的無(wú)機(jī)化合物最高允許排放質(zhì)量濃度為10mg／L［3］.目前，燃煤電廠脫硫廢水中含氟量超標(biāo)，除氟工藝較繁雜，除氟效率不高，脫硫廢水中含有的SO2-4，Cl-等陰離子對(duì)除氟影響較大，達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn).因此采用深度除氟工藝、并有效降低運(yùn)行成本成為研究的關(guān)鍵［4-6］.

筆者采用二次除氟工藝，針對(duì)電廠高濃度含氟脫硫廢水進(jìn)行研究，通過(guò)單因素和正交試驗(yàn)對(duì)比，確定了最優(yōu)除氟方案及其操作條件.

1 除氟機(jī)理

對(duì)于高濃度含氟工業(yè)廢水，一般采用化學(xué)沉淀法，即向廢水中投加石灰和氯化鈣等可溶性鈣鹽，利用石灰中的鈣離子與氟離子生成CaF2沉淀而除去氟離子.反應(yīng)式如下：

利用化學(xué)沉淀法可以處理高濃度的含氟廢水，但在一定程度上存在處理后出水很難達(dá)標(biāo)、泥渣沉降緩慢且脫水困難等缺點(diǎn)，常常需要添加三氧化二鋁、磷酸鹽或其他混凝劑使沉淀加速.

與投加石灰或氯化鈣的化學(xué)沉淀法相比，利用鉛鹽、磷酸鹽等混凝劑的混凝沉淀法一般只適用于處理含氟較低的廢水.若含氟量大，混凝劑使用量多，處理費(fèi)用較大，產(chǎn)生污泥量多，氟離子去除效果受攪拌條件、沉降時(shí)間等操作因素及水中SO2-4、Cl-等雜質(zhì)離子的影響較大，除氟效果不夠理想.

因此，化學(xué)沉淀法具有方法簡(jiǎn)單、處理方便、成本低的特點(diǎn)，對(duì)于高濃度含氟廢水的處理，在傳統(tǒng)鈣鹽沉淀法的基礎(chǔ)上聯(lián)合使用磷酸鹽、鎂鹽、鋁鹽，采取化學(xué)沉淀法聯(lián)合混凝沉降法的方法，既降低了除氟藥劑成本，同時(shí)保證較佳的除氟效果.

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 試驗(yàn)裝置及流程

流程簡(jiǎn)述如圖1.

圖1 氯化鈣＋混凝劑除氟流程圖Fig.1 Defluorination process with calcium chloride and coagulant

2.2 試驗(yàn)儀器與試劑

PHS-2型酸度計(jì)，氟電極，磁力控溫變速攪拌器，脫硫含氟廢水，緩沖溶液.

2.3 預(yù)試驗(yàn)部分

預(yù)試驗(yàn)部分包括氟離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制、脫硫廢水的測(cè)定以及空白試驗(yàn).筆者分別通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究得出不同操作條件下除氟效率的變化規(guī)律及最優(yōu)操作方案.

3 結(jié)果與討論

3.1 單因素試驗(yàn)研究

3.1.1 氟離子標(biāo)準(zhǔn)曲線的確定

取893.00mg／L的氟標(biāo)準(zhǔn)溶液0.06mL、0.11 mL、0.22 mL、0.33 mL、0.44 mL、1.34 mL、2.24 mL、4.48 mL、11.20 mL、22.40 mL、33.60 mL、44.80mL，分別移入12個(gè)100mL 的容量瓶中，用去離子水定容，即得氟離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.5 mg／L、1 mg／L、2 mg／L、3 mg／L、4 mg／L、12 mg／L、20 mg／L、40 mg／L、100 mg／L、200 mg／L、300mg／L、400mg／L的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液.將這些溶液按照由稀到濃依次轉(zhuǎn)入干的塑料杯中，然后插入電極，開(kāi)動(dòng)攪拌器，10 min 后停止攪拌，讀取平衡電位.作ΔE與lgρ的關(guān)系圖，即得氟離子標(biāo)準(zhǔn)曲線，見(jiàn)圖2.

所得擬合函數(shù)如下：

式中：△E＝E-E0為電位差，mV；E為實(shí)際溶液電位，mV；E0為空白試驗(yàn)電位，mV；ρi為溶液中氟離子質(zhì)量濃度，mg／L.

由圖2得出，標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)為0.999 82，相對(duì)誤差小于0.000 1，可以看出試驗(yàn)數(shù)據(jù)是可靠的.

3.1.2 最佳氯化鈣投加量的確定

取100mL模擬含氟水樣（初始氟離子質(zhì)量濃度ρ0＝172.4mg／L）于燒杯中，投加固體CaCl2，放在磁力攪拌器上攪拌約10min后，靜置10min，然后過(guò)濾，從濾液中移取上層清液50 mL 于100 mL容量瓶中，加入25 mL 總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液（TISAB）后定容至刻度.分別測(cè)出投加了不同質(zhì)量CaCl2水樣的電動(dòng)勢(shì)，由圖2標(biāo)準(zhǔn)曲線擬合公式（7）計(jì)算出殘余氟離子的質(zhì)量濃度ρi及除氟效率（η＝試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3.

圖2 氟離子標(biāo)準(zhǔn)曲線Fig.2 Standard curve of the fluorine ion

圖3 投加CaCl2 時(shí)不同鈣氟摩爾比n（Ca）／n（F）對(duì)除氟效率的影響Fig.3 Influence of n（Ca）／n（F）ratio on the defluorination efficiency with addition of CaCl2

由圖3可以看出，以CaCl2做沉淀劑用來(lái)除去模擬水樣中的氟離子時(shí)，隨著CaCl2投加量的增加，除氟效果明顯上升.在鈣氟摩爾比n（Ca）／n（F）為0.25～0.45時(shí)上升顯著，n（Ca）／n（F）為0.45～1.1時(shí)趨于平緩，n（Ca）／n（F）為1∶2.2時(shí)，余氟質(zhì)量濃度為10.53 mg／L，依然高于國(guó)家規(guī)定的10 mg／L的排放標(biāo)準(zhǔn)，除氟效率達(dá)到93.89%，因此需進(jìn)一步除氟.

理論上，氟離子的質(zhì)量濃度隨鈣離子質(zhì)量濃度的增大而減小，考慮到鈣離子質(zhì)量濃度達(dá)到一定程度后，氟離子質(zhì)量濃度變化不再明顯.因此，為了提高經(jīng)濟(jì)性，在較高除氟效率的同時(shí)，應(yīng)兼顧投加少量的沉淀劑.由圖3可見(jiàn)，最佳鈣氟摩爾比為0.769 2（即1∶1.3）.

3.1.3 投加氫氧化鈣對(duì)除氟效率的影響

用同樣的方法稱取不同量的Ca（OH）2加入到100mL水樣中，放置于一定轉(zhuǎn)速下的磁力攪拌器上進(jìn)行攪拌，攪拌約10min后靜置10min，然后用玻璃漏斗過(guò)濾，取上層清液.加入TISAB 后定容至100mL.分別測(cè)出水樣的電動(dòng)勢(shì)，從而計(jì)算出殘余氟離子的質(zhì)量濃度ρi及除氟效率.試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4. 由圖4可以看出，水中的余氟質(zhì)量濃度隨著Ca（OH）2用量的增加而降低.當(dāng)n（Ca）／n（F）＞2時(shí)，除氟效率沒(méi)有顯著變化.當(dāng)n（Ca）／n（F）為1∶1.5時(shí)，水中余氟質(zhì)量濃度為8.67mg／L，平均除氟效率為94.09%，低于10 mg／L 的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，故在n（Ca）／n（F）＝2的情況下應(yīng)該是最佳除氟劑量.大量投入生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，Ca（OH）2的加入量也是一個(gè)非常重要的指標(biāo).因此，在未加入其他助劑和混凝劑的情況下，n（Ca）／n（F）＝2是最佳鈣氟摩爾比.

圖4 投加Ca（OH）2 時(shí)不同鈣氟摩爾比n（Ca）／n（F）對(duì)除氟效率的影響Fig.4 Influence of n（Ca）／n（F）on the defluorination efficiency with addition of Ca（OH）2

圖5給出了分別投加Ca（OH）2與CaCl2時(shí)，清液中余氟的質(zhì)量濃度曲線.由圖5可見(jiàn)，在相同鈣氟摩爾比下，投加CaCl2后除氟效果優(yōu)于Ca（OH）2.投加Ca（OH）2時(shí)最佳鈣氟摩爾比為n（Ca）／n（F）＝2，投加CaCl2時(shí)最佳鈣氟摩爾比為n（Ca）／n（F）＝1∶1.3.但考慮到成本問(wèn)題，實(shí)際生產(chǎn)中通常采用生石灰作為除氟藥劑.在n（Ca）／n（F）＝1∶1.3的條件下，研 究 投 加 不 同n（Al3＋）／n（F-）的 硫 酸 鋁 及n（Fe3＋）／n（F-）的FeCl3對(duì)除氟效率的影響.

3.1.4 添加硫酸鋁對(duì)除氟效率的影響

由圖6可以看出，以硫酸鋁作為混凝劑時(shí)，隨著硫酸鋁用量的增加，水中的余氟質(zhì)量濃度逐漸降低.當(dāng)鋁氟摩爾比n（Al）／n（F）在0.1～1之間時(shí)，除氟效率急劇升高，但當(dāng)n（Al）／n（F）大于1時(shí)除氟效率上升變得緩慢，基本不發(fā)生變化，考慮到經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，在未加入其他助劑和混凝劑的情況下，控制n（Al）／n（F）＝1∶1.5 的除氟情況是最好的，即n（Al）／n（F）＝1∶1.5是最佳的鋁氟摩爾比.

圖5 分別投加Ca（OH）2 與CaCl2 的除氟效果曲線Fig.5 Defluorination curves respectively added with Ca（OH）2and CaCl2

圖6 添加Al2（SO4）3 時(shí)不同鋁氟摩爾比n（Al）／n（F）對(duì)除氟效率的影響Fig.6 Influence of n（Al）／n（F）ratio on the defluorination efficiency with addition of Al2（SO4）3

硫酸鋁在含氟廢水中的反應(yīng)包括水解、縮聚、取代和沉淀過(guò)程.溶液中的n（Al）／n（F）較小時(shí)，CaCl2的沉淀作用占優(yōu)勢(shì).而Al2（SO4）3電離出的硫酸根離子與溶液中的鈣離子形成微溶的CaSO4，干擾鈣離子與氟離子形成氟化鈣沉淀.隨著溶液中n（Al）／n（F）的增大，Al2（SO4）3的混凝作用占優(yōu)勢(shì)，鈣離子與氟離子生成的氟化鈣膠粒及氟的絡(luò)合物都吸附在氫氧化鋁表面而被沉淀下來(lái)［7-8］.溶液中氟離子質(zhì)量濃度隨著鋁離子質(zhì)量濃度的增大而降低.適量的加入鋁鹽不僅可以減少石灰的用量，而且可以縮短反應(yīng)時(shí)間.

3.1.5 添加氯化鐵對(duì)除氟效率的影響

取100mL模擬含氟水樣于燒杯中，按n（Ca）／n（F）＝1∶1.3投加固體CaCl2，投加不同n（Fe3＋）／n（F）的FeCl3，放在磁力攪拌器上攪拌約10 min后，靜置10min，然后過(guò)濾，從濾液中移取上層清液50mL于100mL 容 量 瓶 中，加 入25mLTISAB 后定容至刻度.分別測(cè)出投加不同量FeCl3時(shí)水樣的電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算出殘余氟離子的質(zhì)量濃度ρi及除氟效率，結(jié)果見(jiàn)圖7.

由圖7可以看出，以CaCl2作為沉淀劑，同時(shí)加入不同n（Fe3＋）／n（F）的FeCl3用來(lái)除去模擬水樣中的氟離子時(shí)，隨著FeCl3投入量的增加，除氟效率呈現(xiàn)上升趨勢(shì).在n（Fe3＋）／n（F）為0.1～0.5時(shí)上升顯著，n（Fe3＋）／n（F）為0.5～0.9時(shí)趨于平緩，綜合除氟經(jīng)濟(jì)性及除氟特性，最終得出n（Fe3＋）／n（F）為0.3∶1時(shí)，為氯化鐵最佳除氟添加量，除氟效率為93.26%.

部領(lǐng)導(dǎo)矯勇、董力、胡四一、劉寧、蔡其華、周學(xué)文，長(zhǎng)江水利委員會(huì)主任劉雅鳴、黃河水利委員會(huì)主任陳小江，武警水電指揮部副司令員李貴，水利部總工程師汪洪出席會(huì)議。矯勇作總結(jié)講話，董力就加強(qiáng)水利基層黨風(fēng)廉政建設(shè)講話，周學(xué)文作《水利部關(guān)于深化水利改革的指導(dǎo)意見(jiàn)（討論稿）》的說(shuō)明。

氯化鐵的加入是利用了絡(luò)合原理和吸附共沉淀兩種方式除氟，鐵鹽類混凝劑一般除氟效率在10%～30%之間，并要求在較高的pH 條件下（pH＞9）使用，而含氟廢水一般都呈酸性，用氟電極測(cè)定F—離子時(shí)，最適宜的pH 范圍為5.5～6.5.此酸性條件下，高價(jià)正電荷不易形成.而氯化鐵在水溶液中可水解，水解產(chǎn)物有［Fe（OH）］2＋、［Fe2（OH）］5＋、［Fe3（OH）3］6＋、Fe（OH）3（s）等［9］.理論上，這些帶高價(jià)正電荷的多核離子對(duì)F—有強(qiáng)烈的引力，而吸引了F—的正離子本身電荷被中和，易于聚結(jié)成為大的絮團(tuán)，這些絮團(tuán)易于沉淀.另外，將聚合硫酸鐵加入原水中，其本身pH 值升高，穩(wěn)定性下降，產(chǎn)生Fe（OH）3（s）沉淀.Fe（OH）3在沉降過(guò)程中卷掃水中的F-，形成絮團(tuán)和膠粒共同沉淀.

圖7 添加FeCl3 時(shí)不同鐵氟摩爾比n（Fe3＋）／n（F）對(duì)除氟效率的影響Fig.7 Influence of n（Fe3＋）／n（F）ratio on the defluorination efficiency with addition of FeCl3

通過(guò)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，采用改性聚鐵可以與F-發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，同時(shí)作為混凝劑可以加快CaF2沉淀，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高除氟效率.

3.1.6 pH 對(duì)除氟效率的影響

按n（Ca）／n（F）＝1∶1.3 稱取氯化鈣加入到100mL水樣中，用氫氧化鈉溶液或冰醋酸溶液調(diào)節(jié)至不同的pH，在相同的轉(zhuǎn)速和溫度下用磁力攪拌器攪拌大約10min后取下，靜置約10min.用玻璃漏斗過(guò)濾，取上層清液.加入TISAB 后定容至100 mL，分別測(cè)出水樣的電動(dòng)勢(shì)，從而計(jì)算殘余氟離子的質(zhì)量濃度ρi及除氟效率，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖8.

由圖8可知，在酸性情況下，除氟效率隨pH 增大先升高后降低，在pH＝5.5時(shí)，除氟效率達(dá)到最高；在堿性情況下，除氟效率也有一個(gè)最高點(diǎn)，即pH＝9.5 時(shí).當(dāng)pH＞9.5 時(shí)，Ca2＋與OH-形成Ca（OH）2使Ca2＋質(zhì)量濃度降低，導(dǎo)致殘余氟離子質(zhì)量濃度升高，除氟效率急劇下降.

圖8 pH 對(duì)除氟效率的影響Fig.8 Influence of pH value on the defluorination efficiency

理論上，CaF2的沉淀溶解度和與水溶液共存的HF、HF-2、CaF2都會(huì)對(duì)溶解平衡產(chǎn)生影響，平衡方程如下：

由上述平衡方程得出氟離子的總質(zhì)量濃度取決于剩余鈣離子質(zhì)量濃度和溶液pH 值.

當(dāng)pH＝7時(shí)，水中H＋和OH-成水，陰陽(yáng)離子趨于平衡，由于H＋質(zhì)量濃度的減小使得反應(yīng)（10）向左邊進(jìn)行，F(xiàn)-質(zhì)量濃度升高，除氟效率降低.

當(dāng)7＜pH＜9時(shí)，水中OH-逐漸增多，水中有少量Ca（OH）2生成，并存在未反應(yīng)的CaCl2.Ca（OH）2不僅能中和先前酸性條件下生成的HF，還能與酸反應(yīng)生成Ca2＋.Ca（OH）2沉淀也有表面吸附絮凝作用，CaCl2與F-形成的絡(luò)合物復(fù)合鹽靠吸附在Ca（OH）2表面而沉降，對(duì)除氟有一定作用，Ca（OH）2和CaCl2共同作用除氟，所以除氟效率相對(duì)之前有所升高.

當(dāng)pH＞9 時(shí)，產(chǎn)生較多的Ca（OH）2，使水中Ca2＋減少.雖然Ca（OH）2有一定的吸附F-能力，但當(dāng)pH＞9時(shí)，Ca2＋的除氟作用占主導(dǎo)，所以隨著Ca2＋的減少，除氟效率下降.同時(shí)OH-質(zhì)量濃度急劇增大，導(dǎo)致Ca（OH）2生成，有效Ca2＋的質(zhì)量濃度降低，出水清液中殘余氟離子質(zhì)量濃度稍有升高，除氟效率降低.

3.1.7 溫度對(duì)除氟效率的影響

按n（Ca）／n（F）＝1∶1.3取CaCl2加入到100 mL水樣中，在相同的轉(zhuǎn)速、不同的溫度下用磁力攪拌器攪拌約10min后取下，靜置約10min.用玻璃漏斗過(guò)濾，取上層清液，加入TISAB 后定容至100 mL，分別測(cè)出水樣的電動(dòng)勢(shì)，從而計(jì)算殘余氟離子的質(zhì)量濃度ρi及除氟效率，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9.

圖9 不同溫度對(duì)除氟效率的影響Fig.9 Influence of temperature on the defluorination efficiency

由圖9可以看出，當(dāng)溫度從20 ℃上升到30 ℃時(shí)，水樣中的氟離子質(zhì)量濃度逐漸下降，除氟效率逐漸上升，當(dāng)溫度從30℃上升60℃時(shí)，水樣中的氟離子質(zhì)量濃度又逐漸開(kāi)始上升，除氟效率下降.溫度太低，化學(xué)反應(yīng)速率低，不利于除氟，而溫度過(guò)高，氟化鈣在水中溶解度增大，同樣不利于深度除氟.由圖9可見(jiàn)，當(dāng)溫度為30 ℃時(shí)，廢水中的氟離子質(zhì)量濃度僅為7.99mg／L，除氟效率最高.另外，溫度變化范圍為20～60 ℃，除氟效率變化范圍為93.3%～94.2%，說(shuō)明溫度對(duì)除氟效率影響不大.

3.1.8 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)除氟效率的影響

用同樣的方法按n（Ca）／n（F）＝1∶1.3 稱取CaCl2加入到100mL水樣中，在不同轉(zhuǎn)速下用磁力攪拌器攪拌約10min后取下，靜置約10min.用玻璃漏斗過(guò)濾，取上層清液，加入TISAB 后定容至100mL，分別測(cè)出水樣的電動(dòng)勢(shì)，從而計(jì)算殘余氟離子的質(zhì)量濃度ρi及除氟效率，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖10.

由圖10可以看出，水樣中的氟離子質(zhì)量濃度隨著轉(zhuǎn)速的增大而不斷減小，除氟效率不斷升高，因此，轉(zhuǎn)速越高對(duì)去除廢水中高濃度的氟離子越有效.但當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到500r／min以上時(shí)，除氟效率沒(méi)有明顯升高.另外，轉(zhuǎn)速太大會(huì)影響混凝沉降過(guò)程中礬花的長(zhǎng)大，從而影響除氟效率，因此在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)當(dāng)綜合考慮，選擇適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速.

圖10 攪拌轉(zhuǎn)速對(duì)除氟效率的影響Fig.10 Influence of rotating speed on the defluorination efficiency

3.1.9 添加聚丙烯酰胺（PAM）對(duì)除氟效率的影響

取100mL模擬含氟水樣于燒杯中，按n（Ca）／n（F）＝1∶1.3投加固體CaCl2，放在磁力攪拌器上攪拌約10min后，添加不同體積質(zhì)量濃度為0.204 g／L的PAM，放在磁力攪拌器上攪拌約1min后，靜置10min，然后過(guò)濾；從濾液中移取上層清液50 mL于100 mL 容量瓶中，加入25 mLTISAB 后定容至刻度.分別測(cè)出添加不同體積PAM 水樣的電動(dòng)勢(shì)，計(jì)算出殘余氟離子質(zhì)量濃度ρi及除氟效率，結(jié)果見(jiàn)圖11.

圖11 PAM 溶液添加量對(duì)除氟效率的影響Fig.11 Influence of PAM volume on the defluorination efficiency

由圖11可以看出，以CaCl2作為沉淀劑，同時(shí)加入不同體積的PAM 溶液用來(lái)除去模擬水樣中的氟離子，添加PAM 的體積為0.25～1.5 mL.隨著PAM 體積的增加，除氟效率呈先上升后下降的過(guò)程.添加PAM 體積為0.6mL 時(shí)除氟效率最高，為97.82%.而PAM 體積大于1.5mL時(shí)，除氟效率又呈現(xiàn)上升趨勢(shì).當(dāng)添加PAM 體積大于3mL 時(shí)，除氟效率增長(zhǎng)較為平緩.

PAM 的使用在不同投加階段對(duì)除氟效率的影響有不同的表現(xiàn)形式.PAM 絮凝劑的絮凝機(jī)理屬吸附架橋機(jī)理［10-11］，當(dāng)投入量適當(dāng)時(shí)水中懸浮的膠體粒子之間就會(huì)產(chǎn)生有效的吸附架橋作用，并形成絮凝體，若過(guò)量，則架橋作用所必須的粒子表面吸附活性點(diǎn)少了，架橋因而變得困難，同時(shí)，由于粒子間的相互排斥作用而出現(xiàn)分散穩(wěn)定現(xiàn)象.

另外，PAM 是線狀結(jié)構(gòu)的高分子絮凝劑，它依靠架橋作用將質(zhì)量小、不易沉降的小顆粒絮凝成團(tuán)，絮團(tuán)質(zhì)量遠(yuǎn)大于單個(gè)顆粒，致使水中顆粒的沉降速度成倍增加，改善沉降性能，從而強(qiáng)化除氟效果.用CaCl2＋PAM（沉淀法＋混凝法）處理含氟廢水，關(guān)鍵在于添加PAM 的量要適當(dāng).

3.2 正交試驗(yàn)研究

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)篩選和分析，確定考察7 個(gè)因素：溫度、pH、攪拌轉(zhuǎn)速、鈣氟摩爾比n（Ca）／n（F）、鋁氟摩爾比n（Al）／n（F）、鐵氟摩爾比n（Fe）／n（F）、PAM投加量.在工藝及設(shè)備允許的情況下，選取了3個(gè)位級(jí)，具體安排見(jiàn)表1，并采用L18（37）正交表［12］安排試驗(yàn).方差分析結(jié)果見(jiàn)表2.

表1 因素位級(jí)表Tab.1 Variation table of factors

表2 方差分析表Tab.2 Analysis of variance table

查F表，得：F0.1（2，3）＝5.5，F(xiàn)0.2（2，3）＝2.9.

通過(guò)方差分析可以得出各因素對(duì)除氟效率的影響程度由主到次排序?yàn)椋篋＞E＞G＞F＞B＞A＞C，即CaCl2＞Al2（S04）3＞PAM ＞FeCl3＞pH ＞溫度＞攪拌速度.

4 結(jié) 論

（1）CaCl2除氟效果優(yōu)于Ca（OH）2，但考慮到經(jīng)濟(jì)性，采用Ca（OH）2作為一次除氟沉淀劑.試驗(yàn)確定投加CaCl2的最佳n（Ca）／n（F）為1∶1.3，投加Ca（OH）2的最佳n（Ca）／n（F）為2.

（2）添加硫酸鋁、氯化鐵等混凝劑可明顯改善藥劑的除氟性能，并確定最佳n（Al）／n（F）＝1.5∶1，最佳n（Fe）／n（F）＝0.3∶1.

（3）PAM 的使用在不同投加階段對(duì)除氟效率的影響有不同的表現(xiàn)形式.當(dāng)投加量適當(dāng)時(shí)，水中懸浮的膠體粒子之間就會(huì)產(chǎn)生有效的吸附架橋作用，并形成絮凝體，PAM 質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.1%的情況下，除氟效率高達(dá)95%以上.

（4）通過(guò)正交試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，各因素對(duì)除氟效率的影響程度由主到次依次為：CaCl2＞Al2（S04）3＞PAM＞FeCl3＞pH＞溫度＞攪拌轉(zhuǎn)速.

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