我國是世界上因飲水中氟含量偏高而導致飲水型地方性氟中毒流行最廣、危害最嚴重的國家之一，國家投入了大量的人力和物力用于改水降氟，以控制飲水中適宜的氟含量。而華康水處理生產的活性氧化鋁是飲水除氟凈化的不二選擇。

　　活性氧化鋁（γ-Al2O3）用于飲水除氟在國外已是相當成熟與普遍的方法；在國內的15種理化除氟方法中，該法應用也最為廣泛，且比較成功。該法的優(yōu)點是：吸附容量較高，強度好，耐磨，使用壽命長，性能穩(wěn)定，除氟后的水質符合國家規(guī)定的衛(wèi)生標準。其不足之處是：在原水不調pH值、活性氧化鋁粒度較粗（Φ2～3mm）、連續(xù)運行4～６h后出現(xiàn)“疲勞”現(xiàn)象；以往采用硫酸鋁作再生劑時，鋁離子又有一定的環(huán)保問題，而且初濾水水質差，活性氧化鋁還有可能發(fā)生板結。 

　　G.Singh 等報道了以活性氧化鋁作為吸附劑，以NaOH溶液作為解吸劑，從飲水中除氟的反應機理[2]：

　　γ-Al2O3除氟劑在水中可能發(fā)生的作用 Al2O3＋H2O—>Al2O3·HOH

　　酸活化過程 2Al2O3·HOH＋H2SO4—> (Al2O3·H)2SO4＋2H2O

　　在酸性溶液中的離子交換除氟過程 Al2O3·H+＋NaF—>Al2O3·HF＋Na+

　　載氟氧化鋁的堿解吸過程 Al2O3·HF＋2NaOH—>Al2O3·NaOH＋NaF＋H2O

　　酸中和活化過程 2Al2O3·NaOH＋2H2SO4—> (Al2O3·H)2SO4＋Na2SO4+2H2O

　　我廠試驗了類似于上述的活性氧化鋁除氟新工藝[3]。在此基礎上，又用我廠生產的性能更好的活性氧化鋁進行了飲水除氟的工程化研究。

　　1 實驗部分

　　1.1 原水配制及除氟用活性氧化鋁

　　活性氧化鋁吸附氟，其吸附能力隨水的pH值降低而增加，當原水的pH值為6.0左右時效果最佳[3]。從除氟后水的pH值應符合飲水要求和活性氧化鋁有較高的吸附容量出發(fā)，實驗中吸附原水用院內深井自來水加稀硫酸調節(jié)pH值至6.5±0.1，然后加入標準NaF溶液，使氟濃度調節(jié)至4.0mg/L。用標準的氟電極法測定水中氟濃度。

　　對不同粗徑的γ－Al2O3進行了除氟能力的測定，最終選用性能最好的粒徑為0.5～1.5mm的γ－Al2O3進行試驗。該吸附劑的其他特性參數(shù)如下：孔容0.44 mL/g，比表面201 m2/g，堆密度 0.77kg/L，強度19.2 N，粒度分布Φ<0.5mg，占3%；Φ>1.5mm，占2%。

　　1.2 固定床吸附除氟試驗

　　稱取180g活性氧化鋁，用去離子水充分洗滌后裝于有機玻璃柱中，床層高1440mm，床體積234mL。用蠕動泵以16.7mL/min的流量將吸附原水自上而下打入上述吸附柱進行吸附試驗，測得的吸附曲線示于圖1。由該圖求得，柱中活性氧化鋁累計吸附F-為555.16mg，由此得吸附容量為：2.37mgF-/mLAl2O3 或3.08mg/gAl2O3?？梢?其吸附容量較高。另外，可按此吸附曲線及試驗時的床層高度計算交換區(qū)高度（Hz）：取穿透點的氟濃度為1.0mg/L，相應體積為436BV；飽和點的氟濃度為3.8mg/L，相應體積為850BV，求得Hz = 1.25m。由該交換區(qū)高度還可進一步求得，吸附時水的真正接觸時間僅為5min（床層空隙率以0.4計）。為下一步小型密實移動床的塔高及運行工藝條件的確定提供了一定的依據。

　　 1.3 密實移動床吸附除氟試驗

　　 實驗采用自加工的有機玻璃制小型密實移動床，柱內徑24mm、總高3400mm。向柱內裝滿用去離子水沖洗處理好的活性氧化鋁，以5.0L/h的流量從柱下端一側支管通入吸附原水進行吸附，除氟后水從柱上端一支管流出。由于活性氧化鋁為新的，所以需經過一段時間出水氟含量才能達到1.0mg/L，此時起且以后每隔12h由柱底排料閥排放一定量的飽和活性氧化鋁，同時從上部補加同樣量的水洗好的活性氧化鋁，繼續(xù)運行12h，出水又恰好達到1.0±0.1mg/L。試驗從10月18日連續(xù)穩(wěn)定運行至11月6日，共排出飽和活性氧化鋁850mL，產水2360L。

　　 在試驗達穩(wěn)定態(tài)運行后，經過多次調整飽和活性氧化鋁的排放量，最后找到在該運行條件下，穩(wěn)定運行12h的飽和活性氧化鋁排放量為70 mL。由此計，密實移動床吸附所得飽和活性氧化鋁容量為2.78mg/mL，稍大于前面固定床的試驗值。

　　試驗中測定了排放活性氧化鋁后運行0.5h，2h以及再次排放活性氧化鋁前夕，柱不同高度處的各取樣口和出水口的水樣中氟含量，結果見圖2。

　　發(fā)生圖2上0.5h曲線不正常的原因，可以由試驗中觀察到的現(xiàn)象解釋：剛排完適量活性氧化鋁濾料同時補加新濾料時，下層濾料在柱內分布不均勻，在柱下端靠近柱壁處明顯有水的溝流，即水不能與濾料充分接觸進行吸附，所以這時相應于塔下端0.3m,0.8m的取樣口水樣中氟濃度明顯偏高。運行1h左右后，就觀察不到柱內水的溝流，意味著活性氧化鋁濾料在柱內分布均勻，設備轉入正常運行，所以圖2上2h曲線在12h的下側。

　　另外，還測得了在兩次排放飽和活性氧化鋁之間的12h內，出水氟濃度從0.5mg/L逐漸上升至1.0mg/L。

　　上述試驗結果表明, 應用活性氧化鋁密實移動床除氟比固定床好，吸附容量達2.78mg/mL，出水氟濃度完全在飲水標準范圍內（0.5～1.0mg/L），可集中處理大規(guī)模的供水，另外，運行穩(wěn)定、操作方便。

　　1.4 解吸試驗

　　飽和活性氧化鋁的解吸，其工藝過程基本上參考我院以前的試驗結果[3]。確定采用1BV 3%NaOH溶液處理，其后通入5BV的水淋洗氟，用3BV5g/L的H2SO4溶液淋洗，再用2BV水洗至出水pH值6～7，使活性氧化鋁恢復吸附能力。

　　首先對固定床吸附小試所得的飽和柱（其吸附氟量為555.16mg），采用上述解吸法處理，解吸下的氟為545.28 mg，其解吸率為98.22%。

　　對密實移動床吸附所得飽和活性氧化鋁進行同樣的解吸試驗，結果見表1。可見， 1BV 3% NaOH溶液淋洗，其流出液的pH值為8.5，并不高，其中F-、Al3+的含量也很低；第2BV水洗的流出液pH值升至12.44，F(xiàn)-1650mg/L, Al3+2680 mg/L,其后的流出液pH值緩慢下降，而F-、Al3+的含量迅速下降；在最終2BV水洗后，其流出液pH值為6.45，F(xiàn)-1.26mg/L, Al3+4.7 mg/L。2BV水洗后。試驗還表明，若繼續(xù)水洗1~2BV，Al3+即可降至0.5mg/L以下，活性氧化鋁可返回吸附。

　　1.5 氟、鋁濃度高的淋洗廢液的沉淀法處理

　　在飽和活性氧化鋁再生處理過程中，大部分含氟鋁濃度較低的流出液可以循環(huán)使用，但有2BV氟、鋁濃度均很高的淋洗液(平均含F(xiàn)-1000mg/L、Al3+2180mg/L左右)必須處理達標后才能外排。

　　取一定量含氟、鋁濃度高的淋洗液，按其中的氟形成CaF2沉淀計，加入過量的氧化鈣，攪拌混合均勻，再攪拌0.5h后，用稀硫酸調節(jié)其pH值，放置自然沉降一段時間，測定上清液中氟、鋁含量。試驗表明，在加入200%的氧化鈣時，其處理效果比較理想；另外加酸調節(jié)料液的pH值，對除氟效果也有極大的影響，結果見表2?？梢姡斄弦簆H值調節(jié)到6.6時，廢水中的氟濃度可降到9.2 mg/L。同時，在此pH值下，鋁離子也沉淀，最終處理后廢水鋁濃度為1.10mg/L。

作者：佚名     源自：康華水處理