我国是世界上因饮水中氟含量偏高而导致饮水型地方性氟中毒流行最广、危害最严重的国家之一，国家投入了大量的人力和物力用于改水降氟，以控制饮水中适宜的氟含量。而华康水处理生产的活性氧化铝是饮水除氟净化的不二选择。

　　活性氧化铝（γ-Al2O3）用于饮水除氟在国外已是相当成熟与普遍的方法；在国内的15种理化除氟方法中，该法应用也最为广泛，且比较成功。该法的优点是：吸附容量较高，强度好，耐磨，使用寿命长，性能稳定，除氟后的水质符合国家规定的卫生标准。其不足之处是：在原水不调pH值、活性氧化铝粒度较粗（Φ2～3mm）、连续运行4～６h后出现“疲劳”现象；以往采用硫酸铝作再生剂时，铝离子又有一定的环保问题，而且初滤水水质差，活性氧化铝还有可能发生板结。 

　　G.Singh 等报道了以活性氧化铝作为吸附剂，以NaOH溶液作为解吸剂，从饮水中除氟的反应机理[2]：

　　γ-Al2O3除氟剂在水中可能发生的作用 Al2O3＋H2O—>Al2O3·HOH

　　酸活化过程 2Al2O3·HOH＋H2SO4—> (Al2O3·H)2SO4＋2H2O

　　在酸性溶液中的离子交换除氟过程 Al2O3·H+＋NaF—>Al2O3·HF＋Na+

　　载氟氧化铝的碱解吸过程 Al2O3·HF＋2NaOH—>Al2O3·NaOH＋NaF＋H2O

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

　　我厂试验了类似于上述的活性氧化铝除氟新工艺[3]。在此基础上，又用我厂生产的性能更好的活性氧化铝进行了饮水除氟的工程化研究。

　　1 实验部分

　　1.1 原水配制及除氟用活性氧化铝

　　活性氧化铝吸附氟，其吸附能力随水的pH值降低而增加，当原水的pH值为6.0左右时效果最佳[3]。从除氟后水的pH值应符合饮水要求和活性氧化铝有较高的吸附容量出发，实验中吸附原水用院内深井自来水加稀硫酸调节pH值至6.5±0.1，然后加入标准NaF溶液，使氟浓度调节至4.0mg/L。用标准的氟电极法测定水中氟浓度。

　　对不同粗径的γ－Al2O3进行了除氟能力的测定，最终选用性能最好的粒径为0.5～1.5mm的γ－Al2O3进行试验。该吸附剂的其他特性参数如下：孔容0.44 mL/g，比表面201 m2/g，堆密度 0.77kg/L，强度19.2 N，粒度分布Φ<0.5mg，占3%；Φ>1.5mm，占2%。

　　1.2 固定床吸附除氟试验

　　称取180g活性氧化铝，用去离子水充分洗涤后装于有机玻璃柱中，床层高1440mm，床体积234mL。用蠕动泵以16.7mL/min的流量将吸附原水自上而下打入上述吸附柱进行吸附试验，测得的吸附曲线示于图1。由该图求得，柱中活性氧化铝累计吸附F-为555.16mg，由此得吸附容量为：2.37mgF-/mLAl2O3 或3.08mg/gAl2O3。可见,其吸附容量较高。另外，可按此吸附曲线及试验时的床层高度计算交换区高度（Hz）：取穿透点的氟浓度为1.0mg/L，相应体积为436BV；饱和点的氟浓度为3.8mg/L，相应体积为850BV，求得Hz = 1.25m。由该交换区高度还可进一步求得，吸附时水的真正接触时间仅为5min（床层空隙率以0.4计）。为下一步小型密实移动床的塔高及运行工艺条件的确定提供了一定的依据。

　　 1.3 密实移动床吸附除氟试验

　　 实验采用自加工的有机玻璃制小型密实移动床，柱内径24mm、总高3400mm。向柱内装满用去离子水冲洗处理好的活性氧化铝，以5.0L/h的流量从柱下端一侧支管通入吸附原水进行吸附，除氟后水从柱上端一支管流出。由于活性氧化铝为新的，所以需经过一段时间出水氟含量才能达到1.0mg/L，此时起且以后每隔12h由柱底排料阀排放一定量的饱和活性氧化铝，同时从上部补加同样量的水洗好的活性氧化铝，继续运行12h，出水又恰好达到1.0±0.1mg/L。试验从10月18日连续稳定运行至11月6日，共排出饱和活性氧化铝850mL，产水2360L。

　　 在试验达稳定态运行后，经过多次调整饱和活性氧化铝的排放量，最后找到在该运行条件下，稳定运行12h的饱和活性氧化铝排放量为70 mL。由此计，密实移动床吸附所得饱和活性氧化铝容量为2.78mg/mL，稍大于前面固定床的试验值。

　　试验中测定了排放活性氧化铝后运行0.5h，2h以及再次排放活性氧化铝前夕，柱不同高度处的各取样口和出水口的水样中氟含量，结果见图2。

　　发生图2上0.5h曲线不正常的原因，可以由试验中观察到的现象解释：刚排完适量活性氧化铝滤料同时补加新滤料时，下层滤料在柱内分布不均匀，在柱下端靠近柱壁处明显有水的沟流，即水不能与滤料充分接触进行吸附，所以这时相应于塔下端0.3m,0.8m的取样口水样中氟浓度明显偏高。运行1h左右后，就观察不到柱内水的沟流，意味着活性氧化铝滤料在柱内分布均匀，设备转入正常运行，所以图2上2h曲线在12h的下侧。

　　另外，还测得了在两次排放饱和活性氧化铝之间的12h内，出水氟浓度从0.5mg/L逐渐上升至1.0mg/L。

　　上述试验结果表明, 应用活性氧化铝密实移动床除氟比固定床好，吸附容量达2.78mg/mL，出水氟浓度完全在饮水标准范围内（0.5～1.0mg/L），可集中处理大规模的供水，另外，运行稳定、操作方便。

　　1.4 解吸试验

　　饱和活性氧化铝的解吸，其工艺过程基本上参考我院以前的试验结果[3]。确定采用1BV 3%NaOH溶液处理，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，使活性氧化铝恢复吸附能力。

　　首先对固定床吸附小试所得的饱和柱（其吸附氟量为555.16mg），采用上述解吸法处理，解吸下的氟为545.28 mg，其解吸率为98.22%。

　　对密实移动床吸附所得饱和活性氧化铝进行同样的解吸试验，结果见表1。可见， 1BV 3% NaOH溶液淋洗，其流出液的pH值为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-1650mg/L, Al3+2680 mg/L,其后的流出液pH值缓慢下降，而F-、Al3+的含量迅速下降；在最终2BV水洗后，其流出液pH值为6.45，F-1.26mg/L, Al3+4.7 mg/L。2BV水洗后。试验还表明，若继续水洗1~2BV，Al3+即可降至0.5mg/L以下，活性氧化铝可返回吸附。

　　1.5 氟、铝浓度高的淋洗废液的沉淀法处理

　　在饱和活性氧化铝再生处理过程中，大部分含氟铝浓度较低的流出液可以循环使用，但有2BV氟、铝浓度均很高的淋洗液(平均含F-1000mg/L、Al3+2180mg/L左右)必须处理达标后才能外排。

　　取一定量含氟、铝浓度高的淋洗液，按其中的氟形成CaF2沉淀计，加入过量的氧化钙，搅拌混合均匀，再搅拌0.5h后，用稀硫酸调节其pH值，放置自然沉降一段时间，测定上清液中氟、铝含量。试验表明，在加入200%的氧化钙时，其处理效果比较理想；另外加酸调节料液的pH值，对除氟效果也有极大的影响，结果见表2。可见，当料液pH值调节到6.6时，废水中的氟浓度可降到9.2 mg/L。同时，在此pH值下，铝离子也沉淀，最终处理后废水铝浓度为1.10mg/L。

作者：佚名     源自：康华水处理