含氟水处理技术研究进展综述_王平霞

【城乡供水】含氟水处理技术研究进展综述王平霞1,吕志远1,李和平2(1.内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院,呼和浩特010018;2.水利部牧区水利科学研究所,呼和浩特010010)〔摘要〕水中过多的氟会对人体造成危害。文章主要介绍了目前国内外含氟水的除氟方法与技术,包括反渗透法、电渗析法、吸附过滤法、钙盐沉淀法、电凝聚法。含氟废水在种类、数量、氟含量及其它的污染物等方面差异甚大,因此在选择处理方法时,要根据实际,因地制宜。〔关键词〕除氟;吸附;沉淀;膜分离中图分类号:X511文章标识码:C文章编号:1009-0088(2008)04-0090-02氟是人体必需的微量元素之一,我国《生活饮用水水质卫生规范》规定,氟化物的限值为1.0mg/L。饮用水中含少量的氟(0.4～1.0mg/L)可以促进牙齿珐琅质的形成,并且可以保护牙齿免于生龋。但过多的氟会导致珐琅质的破坏,而且还会引起大量的与氟中毒有关的地方病,如牙齿变质,珐琅脱落,骨质硬化或骨质疏松,骨骼变形,甚至瘫痪,使人丧失劳动能力。人体摄入过量氟时,还会导致甲状腺功能失调,肾功能障碍。几乎所有的天然水中都含有氟离子,质量浓度平均在0.01～1.50mg/L之间。我国是世界上饮水型地方性氟中毒流行最广、危害最严重的国家之一。我国含氟地下水分布广泛,尤其是在东北、华北和西北地区,大约有7226万人饮用超标含氟水,导致不同程度的氟中毒。近几十年来,国内外对含氟水的处理进行了大量的研究,对除氟工艺及相关的基础理论研究亦取得了一些进展。由于不同含氟水的水质、水量存在较大差别,因此治理方法也各不相同。目前含氟水的除氟方法主要有反渗透法、电渗析法、吸附过滤法、钙盐沉淀法、电凝聚法等。1膜分离法1.1电渗析法电渗析法是一种电场力推动的膜分离技术。它是一种有离子交换基团的网状立体结构的高分子膜,离子可以有选择地透过,即阴离子交换膜仅允许水中的阴离子透过,而阳离子交换膜仅允许水中的阳离子透过。它是在半透膜的两端施加直流电场,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,使水中的一部分离子迁移到另一部分水中,将水分成浓水和淡水,淡水中的阴、阳离子同时减少,水的含盐量降低,氟化物的含量也相应降低,从而达到除氟的目的。电渗析系统通常是由预处理设备、整流器、自动控制设备和电渗析器组成。电渗析法除氟的优点是除氟效率高且稳定,缺点是设备投资大,而且不能去除非离子性物质,如有机物、微生物、细菌、病毒等,除氟的同时也除去了部分对人体有益的矿物质。电渗析降氟技术虽不是理想方法,但在高氟苦咸水地区,附近找不到低氟水源,远距离引水财力达不达的情况下,电渗析仍是可以选择的一种改水方法。电渗析法适用于含盐量在500～4000mg/L的原水,因此常用于我国西北、山东等地苦咸水地区的集中饮水除氟工程。一般除盐率可达90%,除氟率可达60%～80%,从而使水质得到全面改善。1.2反渗透法自1960年Loeb和Sourirajan研制出第一张高通量、高分离率的不对称醋酸纤维素(CA)反渗透膜以来,反渗透膜分离技术得到迅速发展,是利用一种能使分子通过而氟化物不能通过的半透膜起作用的膜分离技术。它是借助于比渗透压更高的压力,改变自然方向以把浓溶液的溶剂(水)压向半透膜稀溶液一边的处理过程。由于较低的能耗和较高的效率,在水处理工程中得到广泛的应用。反渗透系统是由反渗透装置及其预处理和后处理3部分组成。反渗透的技术特点是:除氟效率高,常温、常压下即可达到分离的目的,使用压力为动力,能耗小,单位体积产水量高,不需加热,相态不变和适用于大、小规模生产;缺点是膜的价格昂贵,阻碍了广泛的应用。另外,不能针对原水水质进行膜材料和型号的选择,最重要的是反渗透浓水排放问题在将来会成为新的研究课题。与电渗析法相比,反渗透法的优点在于操作简便,处理效果好。当前使用的反渗透膜有醋酸纤维素膜、低压复合膜、海水膜。复合膜是近年来开发的一种新型反渗透膜。崔亚凡选用芳香族聚酰胺复合膜,采用反渗透水处理技术用于对深井高氟苦咸水实施区域性规模化集中式降氟,开创出了一种新的方法和技术,具有很好的社会效益和经济效益。此外,有学者尝试将膜分离过程和其它除氟方法有机结合,以开发新型高效的除氟组合技术,膜凝聚反应器(Mem-branceCoagulationReactor,MCR)就是其中的典型代表技术。它结合了凝聚和微滤的特点,用铝盐做混凝剂,生成的Aln(OH)3n-mFm络和物不溶于水继而被微滤膜分离去除。试验证明,此组合技术膜操作压力要求低,出水水质好,能将含氟4mg/L的原水降到1mg/L以下。2活性氧化铝吸附过滤法吸附过滤中所采用的吸附剂是一种多孔性物质,它使水中90内蒙古水利2008年第4期(总第116期)的氟离子吸附在固体表面,以达到除氟的目的。除氟常用的吸附