快速高效去除淮北农村地下水中高氟研究

江苏地质，29(3)，152—156，2005快速高效去除淮北农村地下水中高氟研究陈礼宽-一，胡建平，朱士鹏，倪红升，王林棣，崔德庚(1．江苏省地质学会，江苏南京210018；2．江苏省地质调查研究院，江苏南京210018；3．江苏省国土资源厅，江苏南京210029)摘要：氟是地球表面分布最广的元素之一，长期摄人过量氟会引起氟中毒(地方病)。利用天然矿物中的某些特殊性能，经提纯、活化、改性加工研制出除氟颗粒滤料和活化再生剂；探讨高氟地下水形成机理：阐述滤料除氟原理和影响除氟因素；设计操作简便除氟装置；制定行之有效的除氟工艺流程，在2个农村水厂进行除氟工程扩大应用试验，运行2年来取得较好的除氟效果。关键词：除氟；滤料；再生：工程应用：地下水；研究：淮北地区中图分类号：O613．41；P641．12文献标识码：A文章编号：1003—6474(2005)03—0152—050引言地氟病是世界上广泛流行的地方病，目前有50多个国家、地区存在地氟病。我国有1119县，涉及病区人口2亿。江苏地氟病主要集中在洪泽湖、苏北灌溉渠以北、淮河下游、黄淮平原与滨海平原的北部，分布面积约2万km，病区总人口366多万。主要原因是长期饮用高氟水，导致人体慢性氟中毒，轻者出现氟斑牙，重者导致氟骨病，严重危害人体健康，制约地方经济发展。解决深井水除氟难题目前还没有发现适合农村自来水厂除氟的好方法。为此，针对农村水厂的特点，研制出快速、高效的除氟工艺，在2个水厂进行除氟工程应用，使近万人结束饮用高氟水的历史。1高氟地下水形成机理高氟地下水的形成同当地的地质构造、地球化学特征、水文地质条件以及降水、气象等有关。经检测，土壤、岩石中的氟主要存在于云母类矿物、角闪石类矿物、磷灰石和荧石等矿物中。在一定水化学条件下，这些矿物中的氟离子被水中的氢氧根所取代，并溶解于水中，经长期蒸发、浓缩，使氟富集，形成高氟地下水。由于氟的蒸发、浓缩过程是比较复杂的地质作用，除上述条件外，还同地下水的化学成分、沉积物的成因、类型及沉积环境有关，因而含水层中高氟水的形成是一个比较复杂的过程。江苏省徐州市丰沛铜和宿迁市宿豫地区由于古黄河活动，携带了大量含氟矿物，在一定的沉积环境中富集，形成高氟地下水。不同沉积环境下的沉积物在空间上相互交错，相互叠置，其富集的一般规律是：河间洼地相沉积环境其氟含量较高，河床相沉积环境其氟含量相对最低，河间地块、河漫滩相或泛滥相沉积区氟含量次之，但不同沉积中地下水水化学条件与水动力条件不同，其氟含量也有差别。2除氟滤料的研制2．1除氟原材料的选择氟在地下水中一般呈离子、复合盐形式存在。根据地下水中氟形成机理和水化学条件，当前主要采用化学和物理方法去除饮用水中高氟。用于饮用水中降氟的除氟剂必须无毒，且不改变水体性质，为此选择某些天然矿物及其改性产品，作为除氟原料进行探索试验。试验表明，只有几种原料适用于家庭，且会在水中增加某些有害物质，不适于农村水厂连续供水除氟。在此探索试验基础上，进行农村水厂除氟剂的开发应用研究。收稿日期：2005—07—05；编辑：詹庚申基金项目：江苏省科技攻关项目(编号：BS2003038)作者简介：陈礼宽(194O一)，男，江苏南京人，教授级高工，享受政府特殊津贴，长期从事分析测试和矿产品开发利用研究．维普资讯http://www.cqvip.com第3期陈礼宽等：快速高效去除淮北农村地下水中高氟研究1532．2除氟滤料的研制针对原材料除氟不足，将某种特殊矿物经提纯、改性后作为除氟剂载体，加入对氟离子有较强结合力的多价金属盐，再用粘结剂粘合造粒，在特殊气氛中缓慢电加热，严格控制焙烧时间和焙烧温度，然后缓慢冷却到室温。经多次筛选试验，研制出有大量微孔且分布均匀的颗粒除滤料1和2产品。2．3除氟滤料除氟能力称取1g颗粒除氟滤料1和2，分别置于5Oral不同浓度的含氟溶液中，搅拌、静置后测定氟含量，其结果见表1。表1除氟滤料除氟能力注：单位mg／L从表1看出，含氟量在3mg／L以下时，颗粒滤料2的除氟效果好于滤料1；而含氟量在3mg／L以上时，颗粒滤料1好于滤料2，这是由于加入原料载体结构特征不同。经综合分析，将两种颗粒滤料混合使用，其滤料1与滤料2之比为1：2。2．4除氟颗粒滤料产品主要技术指标本产品试生产lOt，其控制产品质量主要技术指标见表2。表2主要技术指标貅2．5除氟滤料产品的可溶性将颗粒滤料1和2按比例混和后，称取lOg，加入~lJ5OOml自来水中，在常温中浸泡15天，肉眼观察滤料不变软、不膨胀、不破裂，在水中浸泡后可溶物很少，但浸泡液中Ca有所增加，这是由于滤料中的钙经活化焙烧处理后，促使可溶钙增加。据资料介绍，水中ca“的存在可以减少机体对氟的吸收，是氟的抗拮剂。2．6除氟滤料安全性检测2．6．1放射性检测根据《生活饮用水输