铝盐混凝去除氟离子的作用机理探讨

文章编号:025322468(2000)20620709205中图分类号:X703文献标识码:A铝盐混凝去除氟离子的作用机理探讨卢建杭,刘维屏3,郑巍(浙江大学环境科学研究所(玉泉校区),杭州310027)摘要:在烧杯搅拌实验的基础上,通过絮体的ζ电位测定、X射线粉晶衍射、红外光谱、X射线光电子能谱等实验手段考察了铝盐混凝除氟的作用机理.结果表明,铝盐混凝除氟的主要作用机理有吸附、离子交换、络合沉降等.对于两种形态的铝盐,从除氟过程和机理上看,单体铝盐中的Al(H2O)63+形态要比聚合铝中的聚羟铝阳离子形态更有利,因而总体除氟效果比聚合铝要好.关键词:铝盐混凝剂;混凝;除氟;去除机理TheremovalmechanismsoffluorideionbyaluminumsaltcoagulantLUJianhang,LIUWeiping,ZHENGWei(InstituteofEnvironmentalScience,ZhejiangUniversityatYuquancampus,Hangzhou310027)Abstract:Onthebasisoftheresultsofjartests,thecoagulationdefluoridationmechanismsofaluminumsaltswereinvestigatedbymeansofζpotentialmeasurementofflocandIR,XRD,XPSanalysisofflocstructure.Theexperimentresultssuggestedthatthedeflu2oridationprocessofaluminumsaltcoagulantincludesadsorption,ionexchangeandcomplexprecipitation,etc.Comparedtothepolyca2tionsinpolyaluminumsolution,themonomericAl(H2O)63+inmonoaluminumsaltsolutionisamorebetterformforfluorideremoval.Keywords:aluminumsaltcoagulant;coagulation;defluoridation;removalmechanisms收稿日期:1999208223;修订日期:2000205224作者简介:卢建杭(1973—),男,讲师(博士)3通讯联系人铝盐混凝法是去除水中氟离子的常用方法之一.铝盐混凝除氟是一个复杂的过程,铝盐投加到水中后,可通过Al3+与F-的络合、铝盐水解的中间产物及最后生成的无定型的Al(OH)3(am)絮体对F-的离子交换、吸附、卷扫等作用去除水中的F-.烧杯搅拌、絮体氟吸附与释放等实验结果表明,离子交换和絮体吸附是铝盐混凝去氟的两种作用方式[1].本文在此基础上,通过絮体的ζ电位测定、X射线粉晶衍射、红外光谱和X射线光电子能谱的测试等实验来进一步考察铝盐混凝除氟的作用机理.1实验材料与方法111絮体的制备混凝除氟实验在DBJ-623型电子定时变速搅拌机(宁波4332厂)上进行.取400mL氟离子浓度为38mg/L的含氟水水样,置于500mL烧杯中,开动搅拌机使转速均匀,然后加入01003mol/L的铝盐混凝剂(以铝盐混凝剂中总铝含量对水样的摩尔浓度[Al]T计),同时用HCl及NaOH溶液调混凝pH值至616.加药完毕,先180r/min快速搅拌2min,再80r/min慢速搅拌10min,静置沉降,取烧杯底部絮体做以下实验.112絮体ζ电位测定实验絮体的ζ电位测定实验在JS94F型微电泳仪(上海杰成实业公司产品)上进行.混凝实验第20卷第6期2000年11月环境科学学报ACTASCIENTIAECIRCUMSTANTIAEVol.20,No.6Nov.,2000时,慢速搅拌结束后,不等絮体沉降,吸取少量水样,在微电泳仪上测定絮体微粒的ζ电位.用适宜浓度的HCl和NaOH溶液调节不同的混凝pH值,分别测定不同pH条件下AlCl3(以下简称AC)在水中加碱后所得絮体、聚合氯化铝(以下简称PAC)在水中所得絮体、AC处理含氟水所得絮体、PAC处理含氟水所得絮体的ζ电位值.113絮体结构测定实验取一定量的AC和羟铝比(以下用rOH表示)为215的PAC处理含氟水后所得的絮体,在45—50℃下烘干,磨细,用作各种光谱测试的样品.红外光谱(IR)的测定在SHIMADZUIR2470型红外光谱仪上进行.X射线粉晶衍射(XRD)实验在Philips公司的X’PertMPD衍射仪上进行,以AlKα为阴极射线源.X射线光电子能谱(XPS)的测试在英国VG公司的ESCAL2ABMKⅡ表面分析仪上进行,