除氟設備

一、概述

地下水除氟設備，為了平衡多功能除氟濾料結(jié)構(gòu)中的電荷而進入多功能除氟濾料晶體結(jié)構(gòu)的堿金屬或堿土金屬離子，可以被其它的離子所置換。作為多功能除氟濾料主要成分之一的氧化鋁，其水解與鋁鹽相似，鋁鹽水解和鋁膠體帶正電的性質(zhì)，對吸附電負性的氟離子提供了理論依據(jù)。多功能除氟濾料經(jīng)特定的高溫改性及化學活化后，對氟離子有高選擇交換性能。吸氟后的多功能除氟濾料可用解吸劑再生，反復使用。

二、工作原理

我國飲用水除氟方法中，應用最多的是吸附過濾法，作為濾料的吸附劑主要是活性氧化鋁。

活性氧化鋁是白色顆粒狀多孔吸附劑，有較大的比表面積，是除氟比較經(jīng)濟有效的方法?；钚匝趸X是兩性物質(zhì)，等電點約在9.5，當水的pH值小于9.5時可吸附陰離子，大于9.5時去除陽離子。

因此，在酸性溶液中活性氧化鋁為陰離子交換劑，對氟有極大的選擇性。

1.活性氧化鋁使用前可用硫酸鋁溶液活化，使轉(zhuǎn)化成為硫酸鹽型，反應如下：

（Al2O3）n·2H2O + SO4 →（Al2O3）n·H2SO4 + 2OH

2.除氟時的反應為：

（Al2O3）n·H2SO4 + 2F → （Al2O3）n·2HF + SO4

3.活性氧化鋁失去除氟能力后，可用1%-2%嘗試的硫酸鋁溶液再生：

（Al2O3）n·2HF + SO4 →（Al2O3）n·H2SO4 + 2F

每克活性氧化鋁所能吸附氟的重量，一般為1.2～4.5mg，它取決于：原水的氟濃度、pH值、活性氧化鋁的顆粒大小等。

三、運行特點

1.原水PH值在8.0以內(nèi)，不需要調(diào)節(jié)PH。

2.具有更好的穩(wěn)定性?；钚匝趸X等除氟材料自次再生后，除氟能量既有所下降，隨著生產(chǎn)周期的增加，下降速度也加快；多功能除氟濾料而在幾個生產(chǎn)周期內(nèi)，每再生一次，能量提高一次，直至穩(wěn)定為止。

3.出水水質(zhì)好?；钚匝趸X等僅能除氟而不能水質(zhì)；多功能除氟濾料能水質(zhì)。活性氧化鋁出水有鋁離子增加甚至超標問題，多功能除氟濾料則不存在這一問題。鋁離子會使人的心腦血管過早硬化，引起中風、偏癱、大腦癡呆等。

4.抗干擾性強?；钚匝趸X、羥基磷酸鈣等遇有鐵、錳、硬度高的水質(zhì)，粒徑會很快變小、顏色變黃、再生后功能很難恢復，甚至兩三個周期即失效。多功能除氟濾料基本不受惡劣水質(zhì)的干擾，且能夠?qū)⒏蓴_物質(zhì)一并去除。

5.操作及管理簡便?；钚匝趸X等管理難度較大，弄不好就板結(jié)失效；多功能除氟濾料不存在板結(jié)問題，即使擱置幾年不用，使用前清洗一遍，即恢復至原有的吸附能力。

四、工作原理

除氟濾料在吸附鋁離子后，在表面及孔隙中形成羥基絡合離子團，水中的氟離子F—與多功能除氟濾料的OH—發(fā)生離子交換，達到除氟的目的，去除率>95%，總反應式如下：

nF—+F.FAInOH—=F.FAlnF—+nOH—

F.F復合分子篩結(jié)構(gòu):多功能除氟濾料是一種架狀構(gòu)造的含水鋁硅酸鹽礦物，主要含有Na、Ca以及少數(shù)Sr、Ba、K、Mg等金屬。F.F的化學組成，通常用以下式表示：

（Na，K ）x（Mg ，Ca，Sr，Ba）y{Al(x+2y)Si[n-(x+2y)]O2n}·mH2O

簡寫MxDy—R。其中：M代表1價陽離子Na、K；D代表2價陽離子Mg ，Ca，Sr，Ba；R代表沸石骨架{Al(x+2y)Si[n-(x+2y)]O2n}·mH2O。

多功能除氟濾料的結(jié)構(gòu)一般由三維硅（鋁）氧格架組成，其基本單元是以硅為中心和周圍4個氧離子排列而成的硅氧四面體[Si O4]。

如果硅氧四面體中的硅被鋁離子所置換，則形成鋁氧四面體。鋁是+3價的，這樣鋁氧四面體的4個頂角中的氧離子有1個得不到中和，因而出現(xiàn)了負電苛。為了中和其電性，相應就有金屬陽離子加入。硅氧四面體和鋁氧四面體通過其角頂互相連接，便構(gòu)成了各種形狀的三維硅（鋁）氧格架狀結(jié)構(gòu)，即多功能除氟濾料結(jié)構(gòu)。由于硅（鋁）氧四面體多樣性的連接方式，在多功能除氟濾料結(jié)構(gòu)中便形成了許多孔穴和孔道。

多功能除氟濾料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔穴和孔道通常都被水分子填充，能在特定溫度下而脫除，脫除后留下的孔穴和孔道，變成了如海綿或泡沫狀的結(jié)構(gòu)，具有吸附性質(zhì)[4]。

五、再生過程

地下水、井水除氟設備

吸附飽和的多功能除氟濾料用硫酸鋁鉀溶液再生。當多功能除氟濾料被浸入到硫酸鋁鉀溶液中時，化學平衡被破壞，氟被高濃度正電荷的鋁的羥基絡合物吸引，隨著硫酸鋁鉀溶液被排出，而硫酸鋁鉀中的K+重新與（MxDy）+發(fā)生交換并進入除氟濾料孔道中。過剩的鋁和羥基絡合物重新借助K+在交換過程中進行電荷傳遞作用，在多功能除氟濾料表面吸附聚集，反應表示為：

MxDy—R·Al（OH）F2 + K+ + SO42- +H2O→R—K·Al（OH）SO4 +（MxDy）+

+Al（OH）F2 +H+