1、FB 复合分子筛除氟剂除氟及再生技术在农村饮水安全工程中的试验研究【摘要】 过量的氟会损害人体健康，在安徽省砀山地区地下高氟水处理中，我们对“FB 型复合分子筛除氟剂”进行吸附及再生试验，得出其适宜的除氟及再生条件，是目前性价比较高的新型除氟剂。 【关键词】 除氟剂再生吸附 中图分类号：Q945.39 文献标识码：A 文章编号： 一、前言 氟是人体维持正常生理活动不可缺少的微量元素之一，通常情况下，机体从外界摄入过多或不足都会影响人体健康。氟离子在水中适量存在对预防龋齿是有益的，可预防血管钙化，有益于儿童生长发育，可预防老年人骨质变脆，但当饮用水含氟量过高（F-1mg/L）时，会影响细胞酶系统
2、的功能，破坏人体正常的钙磷代谢平衡，可溶性氟化物经肠胃吸收，造成贫血、白血球减少，氟贮藏于骨中引起斑釉齿、骨硬化等氟中毒症。调查发现，长期饮用氟离子浓度 2.0mg/L 左右的井水的人群中患轻度以上氟斑牙的概率已接近 50%，饮用含氟量为 5-6mg/L 地下水 10 年会普遍导致氟斑牙，40 年则普遍发生氟骨症。 二、国内外目前主要除氟方法 目前，高氟水的除氟方法主要有吸附法、离子交换法、化学沉淀法、电渗析法、电凝聚法、反渗透法等，其中离子交换法、电渗析法、电凝聚法、反渗透法除氟效果好，出水水质好，但其建设投资大、运行成本高、操作复杂。化学沉淀法、混凝沉淀法占地面积大、沉淀污泥量大、处理流程
3、长。应用较多的吸附法如骨炭法、羟基磷灰石法、活性氧化镁法、氧化铝树脂法、活性沸石法、氧化锆树脂等。但也存在不同的缺点：如骨炭法会出现氨氮超标及机械磨损大的问题；羟基磷灰石法及活性氧化镁法出水 pH 值偏高、再生难、再生后恢复能力差；氧化锆树脂价格昂贵、运行复杂、水中氯化物及矿化度增加幅度大；活性沸石法的再生恢复能力差、吸附容量低、吸附能力下降快。对于目前应用较多的活性氧化铝吸附法，其优点是吸附容量较大、机械强度好。但也存在受 pH 值影响大，操作复杂且存在不安全性，而且活性氧化铝极易粘连板结而影响除氟效果，活性氧化铝在除氟过程中有铝离子溶出，给水带来二次污染。另外，活性氧化铝在不断消耗，需不断
4、增加新的滤材，增加了除氟成本。三、新型吸附法除氟材料 武汉大学与北京中科洁力科技有限公司全面研究分析了目前各种除氟吸附剂的优缺点，经多年潜心研究反复试验得出了一种新型除氟材料“FB 型复合分子筛除氟剂” （以下简称“FB” ） ，它是采用非金属晶核材料和优质硅酸材料，经特定的高温活化及化学改性复合而成，其晶体结构是由硅、铝、氧三种原子构成三维空间体，在其晶体内有很强的库仑场，对极性小分子有非常强的吸附作用。此材料经超细加工，加入造孔剂、硬化剂、黏合剂等助剂，离心成形为球状，高温烘焙而成。此除氟吸附剂有巨大的比表面积和 60%以上的孔隙率，能选择性吸附水中的氟化物，吸附饱和后可用铝盐再生恢复吸附
5、能力，反复使用无需更换。经多年应用证明效果显著，运行稳定，是一种非常有应用价值的新型除氟材料。 四、试验与研究 （一）动态试验 用质量 200g 的“FB” （球体直径 1-2mm） ，装入直径 50mm，高 200mm的滤瓶中，试验用水含氟量为 3mg/，pH 值为 7.5， “FB”与高氟水的接触时间分别为 10min,15min，试验结果见表 1。 表 1 不同接触时间的通水倍数及吸附容量 从上表可知，接触时间 15min 较 10min 好，符合“FB”除氟剂的技术参数。 （二）再生试验 1、硫酸铝浓度的确定 配置 8 种不同百分浓度的硫酸铝溶液各 50mL,将吸附氟离子饱和的“FB”
6、各 10g 同时倒入各杯等速搅拌 2h，倒掉再生液，用净水冲洗到 pH值为 7，然后各加入 500mL 含氟 3mg/L 的高氟水，恒速搅拌 15min，测杯中清液余氟，算出吸附容量（mg F-/g FB）如表 2。 表 2 硫酸铝浓度与吸附容量关系 由上表可知，当硫酸铝浓度为 2.4%时，再生后的吸附容量最大。 2、高效复合再生剂浓度的确定 配置 8 种不同浓度的高效复合再生剂 50mL 数杯，用相同的过程试验，测杯中清液余氟，算出吸附容量（mg F/g FB）如表 3。 表 3 高效复合再生剂浓度与吸附容量关系 由上表可知，当高效复合再生剂浓度为 1.0%时，再生后的吸附容量最大。从以上两
7、种再生剂再生饱和“FB”除氟剂，高效再生剂的用量明显少于硫酸铝，因此确定高效复合再生剂为“FB”除氟剂的再生剂。 （三）动态再生试验 1、再生接触时间试验 在动态条件下，使用 1%浓度的高效复合再生剂，不同的接触时间，进行试验，试验结果见表 4。 表 4 再生接触时间与吸附容量的关系 从表 4 看出，采用 1%浓度，再生时间 60min 以上再生效果均较好，为减小用药量，采用再生时间 60min 较好。 2、再生次数对吸附容量的影响 采用 1.00%高效复合再生剂做 10 次再生试验，结果如表 5。 表 5 再生次数对氟吸附容量的影响 由上表可知，再生次数对除氟容量影响很小，所以， “FB”除
8、氟剂应用在实际除氟工程上是可行的。 （四）药物成本 将 1000g 饱合“FB”再生，控制再生排水氟含量 10ppm，经长时间、多周期运行，得到如下数据：原水氟平均浓度从 3ppm 降到 1ppm 以下，得到合格水量 1225L，采用 5 倍的再生液再生，消耗再生剂 50g，高效再生剂每吨 3000 元，每吨水药物成本 0.12 元。 五、结语 “FB”具有选择性除氟特性，除氟后不改变水的其他成分，不产生二次污染。在原水氟含量 3mg/L，接触时间 15min,通水倍数 1219mL/g，吸附容量 2.45mg F/g FB。再生使用高效复合再生剂，再生时间 60min，再生率接近 100%。 在原水氟含量为 3mg/L 时， “FB”除氟药物成本为 0.12 元/m3，从试验情况看，采用“FB”除氟剂，应用在高氟水处理上是可行的，是目前性价比较高的新型高效除氟吸附剂，适应于砀山乃至水氟含量过高地区的水处理。 【参考文献】 1 程安国，丁文明，钮佰杰等。改性活性氧化铝吸附除氟的连续试验研究。 2 华根福，刘焕芳，吴心蓉，李国东。活性氧化铝除氟性能的试验研究J 3 姜英杰。混凝沉淀法除氟技术的新进展C。
