用活性氧化铝去除饮水中氟的工程化试验研究

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1、第３２卷第１期（总第１２７期）湿法冶金Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．１（Ｓｕｍ．１２７）２０１３年２月ＨｙｄｒｏｍｅｔａｌｌｕｒｇｙｏｆＣｈｉｎａＦｅｂ．２０１３用活性氧化铝去除饮水中氟的工程化试验研究孙全庆，许根福，靳宏志（核工业北京化工冶金研究院，北京１０１１４９）摘要：研究了用活性氧化铝从饮水中除氟，并将其与密实移动床吸附装置相结合。结果表明：用活性氧化铝－密实移动床从饮水中除氟处理水量大，可连续运行，产水中氟质量浓度适宜（０．５～１．０ｍｇ／Ｌ）；设备尺寸较小，吸附剂氟容量较高；载氟活性氧化铝可用少量ＮａＯＨ溶液处理后再用水淋洗；对高浓度氟、

2、铝淋洗液，可采用石灰乳沉淀—硫酸调整ｐＨ工艺处理，保证除氟工程的环保要求。另外，还提供了按处理量设计的固定床装置或密实移动床吸附塔及其配套再生塔设计图。关键词：饮用水；除氟；活性氧化铝；固定床；密实移动床；废水处理中图分类号：ＴＦ８０３．２５文献标志码：Ａ文章编号：１００９－２６１７（２０１３）０１－００５０－０５氟是动物和人体所必需的微量元素之一。成究了再生过程中产生的高浓度氟、铝废水处理方人每天正常摄取氟量以２～３ｍｇ为宜，过多或过法，为大规模饮水除氟提供了一套完整、高效而又少都会引起疾病；饮用水中氟质量浓度小于０．５经济、环保的工程

3、方案。ｍｇ／Ｌ会导致龋齿病，而大于１．５ｍｇ／Ｌ则易引起１活性氧化铝除氟机制钙、磷新陈代谢紊乱，致氟中毒，易患氟斑牙或氟骨症等。饮用水中氟质量浓度以０．５～１．０ｍｇ／Ｌ以活性氧化铝作吸附剂、以ＮａＯＨ溶液作再［３］为宜。我国很多地区饮用水中氟质量浓度偏高，生剂，从饮用水中除氟的反应机制如下：仅少数地区偏低。γ－Ａｌ２Ｏ３在水中发生水化反应［１－２］对于饮用水除氟国内外都有广泛研究。Ａｌ２Ｏ３＋Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｏ３·ＨＯＨ；用活性氧化铝（γ－Ａｌ２Ｏ３）去除饮水中的氟也有一酸化过程定范围应用。活性氧化铝吸附剂强度大、耐磨、使２Ａｌ２Ｏ３

4、·ＨＯＨ＋Ｈ２ＳＯ４→２Ｈ２Ｏ＋用寿命长、性能稳定，吸附容量也较高，而且无毒，（Ａｌ２Ｏ３·Ｈ）２ＳＯ４；用其除氟后的水质符合国家规定的卫生标准。其在微酸性水中吸附氟不足之处是：当采用粒度较大（２～３ｍｍ）活性氧（Ａｌ２Ｏ３·Ｈ）２ＳＯ４＋２ＮａＦ→Ｎａ２ＳＯ４＋化铝、且原水ｐＨ又较大偏离于吸附所需值时，在２Ａｌ２Ｏ３·ＨＦ；吸附４～６ｈ后会有“疲劳”现象，即流出水中氟含载氟活性氧化铝的碱液再生量偏高，需停止吸附一段时间后才能恢复正常；采Ａｌ２Ｏ３·ＨＦ＋２ＮａＯＨ→ＮａＦ＋用硫酸铝作再生剂时试剂用量较大，给废水处理Ａｌ２Ｏ

5、３·ＮａＯＨ＋Ｈ２Ｏ；带来较大负担，而且初滤水水质差，活性氧化铝还酸中和活化可能发生板结。２Ａｌ２Ｏ３·ＮａＯＨ＋２Ｈ２ＳＯ４→Ｎａ２ＳＯ４＋载氟活性氧化铝可以用ＮａＯＨ溶液再生处（Ａｌ２Ｏ３·Ｈ）２ＳＯ４＋２Ｈ２Ｏ。［３－４］理。为此，针对目前几个生产厂家的活性氧化２试验结果及讨论铝产品进行了对比试验，筛选出性能更好的活性氧化铝，然后进行固定床及密实移动床吸附除氟２．１原水配制及活性氧化铝的选定试验，对载氟活性氧化铝的再生试验。同时也研活性氧化铝对氟的吸附能力与水的ｐＨ有收稿日期：２０１２－０５－１７作者简介：许根福（１９３７－），

6、男，江苏苏州人，本科，研究员级高级工程师，主要从事离子交换及水处理技术研究工作。第３２卷第１期孙全庆等：用活性氧化铝去除饮水中氟的工程化试验研究·５１·［４］关，当原水ｐＨ为６．０左右时吸附效果最佳。另外，根据吸附曲线上的穿透点（氟质量浓度考虑到除氟后水的ｐＨ应符合饮用水的要求，故１．０ｍｇ／Ｌ、出水４３６个床体积）、饱和点（氟质量试验中的吸附原水采用生活用深井地下水，用稀浓度４．０ｍｇ／Ｌ、出水８５６个床体积）及相应的吸［５］硫酸溶液调节ｐＨ至６．５±０．１，然后加入ＮａＦ溶附容量和床层高度，计算出交换区高度（ｈｚ）为液，控制氟离子质量

7、浓度为４．０ｍｇ／Ｌ。１．２５ｍ，这是固定床吸附塔在试验条件下适宜的试验中，用标准氟电极法测定水中氟离子质最小床层高度。量浓度。２．３小型密实移动床吸附氟活性氧化铝在吸附氟之前用去离子水冲洗、密实移动床吸附柱的最下端有一阀，可定期浸泡处理。处理后的不同粒径的活性氧化铝试样排放饱和吸附剂。靠近阀的上端有进水支管，在４个，在相同条件下进行吸附试验，结果（见表１）２适当高处有出水支管（用筛网包好以阻止吸附剂号试样吸附氟的能力最强。２号活性氧化铝为江流出），吸附就在这一段床层内进行。出水口上方苏姜堰化工助剂厂生产的产品，粒径０．５～１．５留有适当

8、柱高，也装填吸附剂，在排放饱和吸附剂２／ｇ，堆时可相应地向吸附段顶层补加吸附剂。为了检测ｍｍ，孔容积０．４４ｍｍ／Ｌ，比表面积２０１ｍ密度０．７７ｋｇ／Ｌ，强度１９．２Ｎ，粒径小于０．５ｍｍ吸