改性天然沸石的除氟性能研究

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1、生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)2009,18(5):1727-1731http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com改性天然沸石的除氟性能研究121凌鈴，黃肖容，隋賢棟1.華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院；2.華南理工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，廣東廣州510640摘要：高效除氟材料的應(yīng)用能降低飲用水中的氟質(zhì)量濃度。采用靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，比較了天然沸石和實(shí)驗(yàn)室制得的氫氧化鋁、硫酸鋁、聚合硫酸鐵(PFS)改性天然沸石的除氟性能。結(jié)果表明，PFS改性的天然沸石具有良好的除氟效果，

2、靜態(tài)除氟容量-1可達(dá)25mg·g。通過動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)，進(jìn)一步探討了飲用水的氟質(zhì)量濃度、流速、停留時(shí)間、床層高度等因素對(duì)PFS改性天然沸石除氟性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)，原水氟質(zhì)量濃度越低，最佳除氟停留時(shí)間越短，PFS改性天然沸石濾柱床層高度越小。-1-1當(dāng)停留時(shí)間為68s，濾柱床層高度為47mm時(shí)，含氟為5.8mg·L的模擬水樣經(jīng)吸附濾柱后，其氟質(zhì)量濃度降到0.95mg·L，-1-1低于國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)的上限值1mg·L。當(dāng)含氟為4.14mg·L時(shí)，停留時(shí)間縮短為58s，最小床層高度為40mm；含氟-1為2.5mg·L時(shí)，停留時(shí)間為47s，最小床層高度

3、為32mm，出水即可符合國家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。因此，可根據(jù)不同高氟水地區(qū)的氟質(zhì)量濃度來確定停留時(shí)間和床層高度，從而確定材料的適宜用量和流量。關(guān)鍵詞：飲用水；除氟；天然沸石；改性天然沸石中圖分類號(hào)：X131.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-5906（2009）05-1727-05地方性氟中毒是世界上普遍存在的地方病之能力，但除氟容量低，并且仍然存在鋁超標(biāo)的危險(xiǎn)。[14]一，長(zhǎng)期飲用高氟水，輕者使牙齒產(chǎn)生斑釉，形成趙良元等報(bào)道了用飽和氯化鈉改型斜發(fā)沸石后3+氟斑牙，重者會(huì)影響骨骼發(fā)育，導(dǎo)致氟骨病，使人采用動(dòng)態(tài)浸漬的方法負(fù)載Fe，改性后雖然使沸石[1

4、-2]喪失勞動(dòng)能力，因此，國家規(guī)定生活飲用水中氟的除氟容量有所提高，但效果不明顯，而且用于動(dòng)-1[3]質(zhì)量濃度不得超過1mg·L，超過標(biāo)準(zhǔn)則需進(jìn)行態(tài)除氟時(shí)，需要較長(zhǎng)的接觸時(shí)間，流量小，不利于除氟處理。目前，國內(nèi)外常見的除氟方法主要有混家庭飲水除氟的實(shí)際應(yīng)用。因此，尋找適宜的吸附[4-10]凝法、吸附法、膜過濾法和離子交換法等。這劑，解決農(nóng)村高氟飲水問題，仍是急需解決的問題。些方法各有其優(yōu)缺點(diǎn)，鋁鹽混凝法是常見的除氟方筆者研究了實(shí)驗(yàn)室自制的氫氧化鋁、硫酸鋁、聚合法之一，操作簡(jiǎn)單，成本較低，易推廣實(shí)施，但氟硫酸鐵改性天然沸石的除氟性能，進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)

5、去除率低，投藥量大，不能再生，生成的污泥易造態(tài)試驗(yàn)，分析了其影響因素。成二次污染；反滲透法除氟效果好，但耗電量大，1實(shí)驗(yàn)部分設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜，去除成本高；離子交換法除1.1材料和試劑氟效果良好，但具有選擇性，當(dāng)水中存在其他陰離天然沸石，氫氧化鋁、硫酸鋁、聚合硫酸鐵分[11]子時(shí)，氟離子不具有競(jìng)爭(zhēng)性；吸附法除氟性能良別改性處理的天然沸石（粒徑0.5~1mm），氟化鈉好，易實(shí)現(xiàn)再生，不易受其他離子干擾，其中活性（分析純），HACH444-49SPADNS試劑。氧化鋁吸附除氟應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟，但由于1.2主要儀器材料價(jià)格較高，且鋁的溶入與殘留會(huì)

6、導(dǎo)致飲用水中哈希DR/2800型便攜式分光光度計(jì)，HY-5型鋁超標(biāo)，因此現(xiàn)有的成果還不能滿足實(shí)際的需要；回旋式振蕩器，恒溫水槽。骨炭作為除氟劑也較為普遍，但由于除氟速率慢，1.3氟質(zhì)量濃度的測(cè)定[15]機(jī)械強(qiáng)度低，出水口感較差，限制了該方法的推廣。原水和出水氟離子質(zhì)量濃度用鋯比色法測(cè)天然沸石比表面積大，價(jià)格低廉、無害且原材料易定，該法通過氟化物與試劑中紅色鋯染色溶液反應(yīng)得，被廣泛用于水處理的研究中。但由于天然沸石形成無色復(fù)合物，按照與氟化物質(zhì)量濃度成比例的含有較多雜質(zhì)和水分，除氟能力并不強(qiáng)?？赏ㄟ^天量對(duì)紅色進(jìn)行漂白，采用分光光度計(jì)的原理，讀出-1

7、然沸石的離子交換和吸附特性對(duì)其進(jìn)行活化改性水中氟離子的質(zhì)量濃度，單位是mg·L,測(cè)量范圍[12-13]-1處理，調(diào)整其孔道結(jié)構(gòu)，使其活性表面增強(qiáng)，0.02~2mg·L。按公式(1)計(jì)算樣品的除氟容量。具有較高的吸附能力和凈化效果?，F(xiàn)有報(bào)道的活化樣品的除氟容量的計(jì)算：劑主要是鋁鹽和鐵鹽，劉雪等采用硫酸鋁對(duì)天然沸w=V(ρ1-ρ2)/m（1）-1石進(jìn)行改性處理，可提高天然沸石對(duì)氟離子的去除式中：w為樣品的除氟容量，單位：mg·g；V作者簡(jiǎn)介：凌鈴（1986年生），女，碩士研究生，主要從事水深度凈化研究。E-mail：fengling.321@163.

8、com收稿日期：2009-07-281728生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)第18卷第5期（2009年9月）為含氟原水體積，單位：L；ρ1為原水氟質(zhì)量濃度，