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構中的電荷而進入多功能除氟濾料晶體結構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，對吸附電負性的氟離子提供了理論依據。多功能除氟濾料經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，是除氟比較經濟有效的方法?；钚匝趸X是兩性物質，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，不需要調節(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周期內，每再生一次，能量提高一次，直至穩(wěn)定為止。

3.出水水質好。活性氧化鋁等僅能除氟而不能水質；多功能除氟濾料能水質。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，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的干擾，且能夠將干擾物質一并去除。

5.操作及管理簡便?；钚匝趸X等管理難度較大，弄不好就板結失效；多功能除氟濾料不存在板結問題，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復合分子篩結構:多功能除氟濾料是一種架狀構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構一般由三維硅（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，便構成了各種形狀的三維硅（鋁）氧格架狀結構，即多功能除氟濾料結構。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構中便形成了許多孔穴和孔道。

多功能除氟濾料結構內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構，具有吸附性質[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+