飲用水除氟方法綜述及其利弊

白風(fēng)　余紅智

摘 要：目前，含氟水的除氟方法主要有吸附法、電凝聚法、電滲析法、反滲透法、離子交換法、化學(xué)沉淀法和絮凝沉降法等，本文對(duì)這些除氟方法進(jìn)行綜述，又分析每個(gè)方法的利弊。

關(guān)鍵詞：除氟；除氟機(jī)理；除氟方法；利弊

氟是人體必需的微量元素之一，我國(guó)《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》規(guī)定，氟化物的限值為1.0mg/L。當(dāng)飲用水中氟含量不足時(shí)，易患齲齒病。當(dāng)人體攝入過(guò)量氟時(shí)，會(huì)導(dǎo)致甲狀腺功能失調(diào)，腎功能障礙。氟進(jìn)入體內(nèi)后使得鈣過(guò)量地在血管上沉積，造成血管鈣化，引起動(dòng)脈硬化。幾乎所有的天然水中都含有氟離子，質(zhì)量濃度平均在0.01～1.50mg/L之間。我國(guó)是世界上飲水型地方性氟中毒流行最廣、危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一，尤其是在東北、華北和西北地區(qū)。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)含氟水的處理進(jìn)行了大量的研究，對(duì)除氟工藝及相關(guān)的基礎(chǔ)理論的研究也取得了一些進(jìn)展。其中，離子交換法費(fèi)用高，且對(duì)廢水水質(zhì)要求嚴(yán)。電凝聚法及反滲透法裝置復(fù)雜，耗電量大，因而都極少采用。下面就這幾種方法的研究進(jìn)展情況進(jìn)行綜述。

1 化學(xué)沉淀法

鈣鹽沉淀法是除氟工藝中應(yīng)用最廣泛的一種方法。對(duì)于高濃度含氟廢水，一般采用鈣鹽沉淀法，即向廢水中投加石灰或可溶性鈣鹽（硫酸鈣和氯化鈣等），使氟離子與鈣離子生成CaF2沉淀而除去。該工藝具有方法簡(jiǎn)單、處理方便、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，但其除氟效果受氟化鈣的溶解度大小限制，往往只能將水中的氟濃度降低到8～10mg/L的水平，且產(chǎn)生的污泥量大，污泥中的氟由于含水率高而難以回收利用。又由于氟化物不是廢水中唯一要被除去的污染，因此要根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的處理方法。

2 絮凝沉淀法

氟離子廢水的絮凝沉淀法常用的絮凝劑為鋁鹽。鋁鹽投加到水中后， 利用鋁離子與氟離子絡(luò)合以及鋁鹽水解產(chǎn)物的配位體交換、物理吸附、卷掃作用除去水中的氟離子。常用的鋁鹽混凝劑有硫酸鋁、聚合硫酸鋁，均有較好的混凝除氟效果。與鈣鹽沉淀法相比，鋁鹽絮凝沉淀法具有藥劑投加量少、處理量大、一次處理后可達(dá)國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)點(diǎn)。鋁鹽混凝沉降法也存在缺點(diǎn)，即氟離子去除效果受攪拌條件、沉降時(shí)間等因素及水中陰離子濃度的影響較大，出水水質(zhì)不夠穩(wěn)定。混凝沉降法一般只適用于含氟較低的廢水處理。

3 吸附法

吸附法一般將吸附劑裝入填充柱，采用動(dòng)態(tài)吸附方式進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便，除氟效果穩(wěn)定，用于除氟的常用吸附劑主要有活性氧化鋁、斜發(fā)沸石、活性氧化鎂、膨潤(rùn)土和骨炭等，利用這些吸附劑可將氟濃度為10 mg/L的廢水處理到1 mg/L以下，達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)?；钚匝趸X吸附過(guò)濾法是目前國(guó)內(nèi)外研究較為成熟、采用較為廣泛并成功地投諸于含氟水處理的一種有效方法?；钚匝趸X是用天然氧化鋁的水合物在 400-600℃的溫度下灼燒而成的白色顆粒狀多孔吸附劑，含有巨大的比表面積。其吸附過(guò)程實(shí)質(zhì)上是氟離子向活性氧化鋁吸附劑擴(kuò)散的過(guò)程。為了提高活性氧化鋁顆粒的比表面積. 增加除氟能力. 活性氧化鋁在使用前需進(jìn)行表面處理，通常采用水洗法、稀硫酸浸泡或加硫酸鋁浸泡等。試驗(yàn)結(jié)果表明，用水洗法進(jìn)行處理比用硫酸和硫酸鋁浸泡方法進(jìn)行表面處理后的除氟能力低，主要原因是水洗法不能去除氧化鋁孔隙中的微粒及可溶雜質(zhì). 使孔隙表面失去除氟能力?；钚匝趸X處理含氟水失效后，需進(jìn)行再生。常用的三種方法是水進(jìn)行動(dòng)力再生. 即用在一定強(qiáng)度范圍內(nèi)的高速水流沖洗顆粒，直到?jīng)_洗出水中基本無(wú)晶狀顆粒物為止；另一種方法是用氫氧化鈉的水溶液進(jìn)行再生，即用氫氧化鈉水溶液浸泡，浸泡時(shí)多次攪拌. 然后用水洗到 pH值為7左右；還有一種方法是用氫氧化鈉溶液浸泡后再加硫酸鋁溶液浸泡24h. 然后水洗到pH值為7左右。

4 膜分離法

4.1 電滲析法

電滲析法是一種電場(chǎng)力推動(dòng)的膜分離技術(shù)。它是一種有離子交換基團(tuán)的網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)的高分子膜，在有陽(yáng)離子膜和陰離子膜交替配置的槽的兩端，裝上陽(yáng)極和陰極，并通以直流電， 形成以電位差為推動(dòng)力，利用離子交換膜的選擇透過(guò)性（陰膜只通過(guò)陰離子，陽(yáng)膜只通過(guò)陽(yáng)離子）水中離子作定向遷移，而達(dá)到分離的目的。電滲析法除氟的優(yōu)點(diǎn)是除氟徹底，出水質(zhì)量很好，可自動(dòng)化操作，管理容易。缺點(diǎn)是投資高，運(yùn)行成本太高，而且不能去除非離子性物質(zhì)。

4.2 反滲透法

它是借助于比滲透壓更高的壓力，改變自然方向以把濃溶液的溶劑壓向半透膜稀溶液一邊的處理過(guò)程。由于較低的能耗和較高的效率，在水處理工程中得到廣泛的應(yīng)用。反滲透系統(tǒng)是由反滲透裝置及其預(yù)處理和后處理三部分組成。反滲透的技術(shù)特點(diǎn)是除氟比電滲析更徹底，常溫、常壓下即可達(dá)到分離的目的，使用壓力為動(dòng)力，能耗小，出水質(zhì)量更好，可自動(dòng)化操作，管理容易。缺點(diǎn)是投資高，運(yùn)行成本太高，平均產(chǎn)水率低。

5 電凝聚法

電凝聚除氟法是近年來(lái)我國(guó)研究開(kāi)發(fā)的一種新型飲用水除氟技術(shù)，在凝聚法除氟過(guò)程中，因?yàn)闆](méi)有帶入新的污染物，而且有益于人體健康的元素被保留，所以越來(lái)越受到關(guān)注。它是利用電解鋁過(guò)程中生成羥基鋁絡(luò)合物和氫氧化鋁凝膠的絡(luò)合凝聚作用除氟的方法。它通過(guò)鉛電極電解產(chǎn)生鋁離子，鋁離子在水解過(guò)程中與氟離子反應(yīng)生成一種絮體，在電凝聚陰極產(chǎn)生的氫氣泡把這種絮體氣浮到電凝聚單元表面，通過(guò)機(jī)械力將絮體從水體表面刮除，從而達(dá)到去除氟離子的目的。為了高效去除氟離子，必須要有效的去除這種絮體。然而，電凝聚工藝中陰極產(chǎn)生的氫氣泡僅能氣浮去除三分之二的絮體。因此，對(duì)剩余氟離子進(jìn)一步有效去除是非常必要的。其優(yōu)點(diǎn)是能夠保持水質(zhì)基本不變，可以通過(guò)調(diào)節(jié)電流的方法控制出水的含氟量，使飲用水的除氟處理達(dá)到穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單。其不足之處是影響除氟因素太多，且存在電極鈍化的問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

目前飲水除氟研究的趨勢(shì)是除對(duì)已有的經(jīng)典方法進(jìn)行改進(jìn)外，更注重研究使用方便、除氟效果好、性能穩(wěn)定新的除氟材料與技術(shù)。只有選用合適的除氟方法，才能使除氟措施有效和持久。

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