氢氧化钠改性活性氧化铝动态除氟效能研究

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1、第22卷第3期苏州科技学院学报(工程技术版)Vo1．22No．32009年9月JournalofSuzhouUniversityofScienceandTechnology(EngineeringandTechnology)Sep．2009氢氧化钠改性活性氧化铝动态除氟效能研究尹方平，王东田(苏州科技学院环境科学与工程重点实验室，江苏苏州215011)摘要：研究了吸附柱柱高、原水氟离子浓度、流速、活性氧化铝粒径等因素对氢氧化钠改性活性氧化铝动态除氟效能的影响。结果表明，氢氧化钠改性活性氧化铝的动态除氟效果

2、明显好于未改性活性氧化铝。通过测定动态吸附容量发现：氢氧化钠改性活性氧化铝的吸附容量是未改性活性氧化铝吸附容量的6．7倍，表明改性活性氧化铝对氟离子具有良好的吸附去除效能。关键词：氢氧化钠；活性氧化铝；改性；除氟中图分类号：X523文献标识码：A文章编号：1672—0679(2009)03—0013—04氟是人体必需的微量元素，适量的氟对机体牙齿、骨骼的钙化、神经兴奋的传导和酶系统的代谢均有促进作用，但氟过剩或缺乏均可导致疾病的发生【l12J，人类长期饮用含氟量高于1．0mg／L的水时，容易患斑齿病，含氟

3、量高于4mg／L时，则可导致氟骨病4】。为了保证人类的健康，对高氟饮用水(F>I．0mg／L)必须采取除氟处理f5一。活性氧化铝吸附交换法是目前国内外研究较为成熟并成功地投诸于含氟水处理的一种有效方法17一。它具有除氟选择性高和再生较为容易等优点。在实际应用中，采用静态除氟连续性差、除氟剂消耗量大、效果差，不能用于实际操作，通常采用柱吸附的动态方法进行除氟。1材料与方法1．1试剂实验选用的除氟剂是型活性氧化铝，所用试剂有氟化钠、硝酸钠、柠檬酸三钠、浓硫酸、氢氧化钠等均为分析纯，含氟水样均以去离子水配制。1

4、．2检测方法水中氟离子含量采用氟离子选择性电极法进行测定I9]，电极法测定氟的标准曲线方程为，，=一0．018缸+4．2604，R2_0．9986，线性关系较好。1．3实验方法为提高活性氧化铝的吸附效果，选用氢氧化钠进行改性。改性方法如下：称取定量活性氧化铝放入锥形瓶中，分别加入100mL浓度为0．25mol／L的氢氧化钠，放入振荡器中低速振荡改性1．0h，取出洗净后用100mL浓度为0．20mol／L的硫酸中和0．5h，洗净烘干后放人马弗炉中在500oC下焙烧2．0h，取出备用。动态吸附实验装置是一个高

5、1000mm，圆柱内径40mm，外径50mm的吸附柱，在底部开孔用于进水，孔径6Inn，在上面设置一个布水板，以便均匀进水，布水板上铺设几层棉布防止活性氧化铝掉人布水板下堵塞进水口。在吸附柱侧面设置7个取水口，由下至上编号为1～7，取水口高度分别为200、300、400、500、600、700、800mm，填装高度为800mm，每个取水口的孑L径均为6mm。动态实验采用由下至上均匀进水的方式。原水pH值为7．80，进水温度26℃。在吸附柱上1～7号取水口每隔一段时间分别取水进行氟离子浓度测量。【收稿13期

6、]2009-05-26【基金项目]建设部科技计划项目(05-k2-20)[作者简介]尹方平(1984-)，男，江苏宜兴人，硕士研究生。通讯联系人：王东田(1965一)，男，教授，博士。从事水处理技术与工艺方面的研究，Email：dongtianw@163．eom14苏州科技学院学报(工程技术版2结果与分析2．1影响氢氧化钠改性活性氧化铝动态吸附的因素影响动态吸附的因素主要有吸附层高、原水浓度、流速、活性氧化铝粒径等。当出水氟离子浓度大于1mgm时称为穿透，穿透之前的运行时间为有效运行时间。当通过吸附柱后的

7、出水氟浓度与进水氟浓度相等时，所用的时问为吸附柱的完全穿透时间。2．1．1吸附层高对吸附的影响称取831g氢氧化钠改性活性氧化铝装入吸附柱中进行动态吸附实验，未改性活性氧化铝的动态实验也在相同条件下进行，选。择原水氟浓度为10mgm，流速为41．7mL／min，水力停留时间15min，采用3～4mm粒径的活性氧化铝进行测奎量，!水口取水进行氟离子浓度羹：4，实验结果如图1所示。≤o从图1可以看到，不同吸附层高度随着吸附时问01020304050变化的吸附曲线都呈现类似的变化趋势，随着吸附时吸附时间／h问的

8、延长出水氟浓度越来越高，最后依次穿透，吸附层二=二⋯200mm二=二⋯300mm一呻m一∞——伽越高穿透所需的时间越长，有效运行时间也越长。不同图1吸附层高对氢氧化钠改性活性氧化铝吸附的影响吸附层高时，改性和未改性活性氧化铝的有效运行时间如表1所示。表1的实验数据表明改性后的活性氧化铝的吸附效果得到了明显提高，其中7号取水口的有效运行时间是未改性活性氧化铝的6．0倍，表明经过氢氧化钠改性的活性氧化铝的吸附效能得到了极大的提高。