地下水除氟設備
地下水除氟設備
一渣触、前言
北京吉圣豐環(huán)保開發(fā)研制的除氟設備一般應用于地下水（井水）含氟量超標羡棵，氟是人體中必須的微量元素，水中含氟量在1.0～1.5mg/L之間時玖生，*飲用對人體有輕微的不良影響鹤莹；水中含氟量超過1.5mg/L時，*飲用易患氟斑牙和氟骨癥丑钱，因此飲用水中氟的含量不應超過1.0mg/L,特殊情況下不得超過1.5mg/L坑遥。除氟工藝除活性氧化鋁吸附法、混凝沉淀法和電滲析法外呕漾，還有反滲透法剧廓、電凝聚法、骨碳法等锋力。根據(jù)調(diào)查馍丑，目前地下水、深井水處理工程中應用較多的是除氟工藝是活性氧化鋁吸附法吩饶，分質(zhì)供水工程中應用較多的是電滲析法和反滲透法绷坠。
二、除氟設備概述
吉圣豐公司研制的除氟設備采用多功能除氟濾料可以有效地去除水中氟離子唯乃，降到生活飲用水標準泥天，同時對水中的其它有害離子如鐵、錳壳影、重金屬拱层、氨氮弥臼、濁度也有一定的去除作用，而且沒有超標物溶出根灯，濾料可以反復再生径缅，壽命長達三十年。
多功能改性除氟濾料烙肺，除氟過濾器采用進口非金屬晶核材料和優(yōu)質(zhì)硅酸材料芥驳，經(jīng)特定的高溫物理活化及化學反應復合而成，其顯著特點是孔隙度高茬高、比表面積大、離子交換性忱嘹、吸附性或腔、催化性剔宪、耐酸性、耐熱性熏瞄、耐輻射性等優(yōu)質(zhì)性能。
三丐吹、地下水除氟設備運行特點
1.原水PH值在8.0以內(nèi)惊申，不需要調(diào)節(jié)PH。
2.具有更好的穩(wěn)定性性聚∩搪椋活性氧化鋁等除氟材料自*次再生后，除氟能量既有所下降饶粪，隨著生產(chǎn)周期的增加苗隔，下降速度也加快；多功能除氟濾料而在*幾個生產(chǎn)周期內(nèi)镰鹤，每再生一次溺六，能量提高一次，直至穩(wěn)定為止达华。
3.出水水質(zhì)好伪给。活性氧化鋁等僅能除氟而不能*水質(zhì)晒淮；多功能除氟濾料能*水質(zhì)盲如。活性氧化鋁出水有鋁離子增加甚至超標問題舆吮，多功能除氟濾料則不存在這一問題揭朝。鋁離子會使人的心腦血管過早硬化，引起中風色冀、偏癱潭袱、大腦癡呆等柱嫌。
4.抗干擾性強⊥突唬活性氧化鋁编丘、羥基磷酸鈣等遇有鐵、錳彤悔、硬度高的水質(zhì)嘉抓，粒徑會很快變小、顏色變黃晕窑、再生后功能很難恢復抑片，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(zhì)的干擾杨赤，且能夠?qū)⒏蓴_物質(zhì)一并去除议乐。
5.操作及管理簡便∠枋担活性氧化鋁等管理難度較大忙坡，弄不好就板結(jié)失效；多功能除氟濾料不存在板結(jié)問題燥纹，即使擱置幾年不用邪笆，使用前清洗一遍，即恢復至原有的吸附能力捍椎。
四熏尉、除氟過濾器工作原理
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接竣，水中的氟離子F—與多功能除氟濾料的OH—發(fā)生離子交換昨浆，達到除氟的目的，去除率＞95%巢季，總反應式如下：
nF—+F.FAInOH—=F.FAlnF—+nOH—
F.F復合分子篩結(jié)構(gòu):多功能除氟濾料是一種架狀構(gòu)造的含水鋁硅酸鹽礦物魔呈，主要含有Na、Ca以及少數(shù)Sr沾谓、Ba委造、K、Mg等金屬均驶。F.F的化學組成昏兆，通常用以下式表示：
（Na，K ）x（Mg 妇穴，Ca爬虱，Sr，Ba）y{Al（x+2y）Si[n-（x+2y）]O2n}•mH2O
簡寫MxDy—R腾它。其中：M代表1價陽離子Na跑筝、K死讹；D代表2價陽離子Mg ，Ca曲梗，Sr赞警，Ba；R代表沸石骨架{Al（x+2y）Si[n-（x+2y）]O2n}•mH2O虏两。
多功能除氟濾料的結(jié)構(gòu)一般由三維硅（鋁）氧格架組成愧旦，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充贿，則形成鋁氧四面體锥桐。鋁是+3價的，這樣鋁氧四面體的4個頂角中的氧離子有1個得不到中和差炮，因而出現(xiàn)了負電苛挟伯。為了中和其電性，相應就有金屬陽離子加入絮眨。硅氧四面體和鋁氧四面體通過其角頂互相連接，便構(gòu)成了各種形狀的三維硅（鋁）氧格架狀結(jié)構(gòu)麸颜，即多功能除氟濾料結(jié)構(gòu)低白。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(jié)構(gòu)中便形成了許多孔穴和孔道朴魁。
多功能除氟濾料結(jié)構(gòu)內(nèi)部的孔穴和孔道通常都被水分子填充酣夫，能在特定溫度下而脫除，脫除后留下的孔穴和孔道牙娇，變成了如海綿或泡沫狀的結(jié)構(gòu)若又，具有吸附性質(zhì)[4]。
為了平衡多功能除氟濾料結(jié)構(gòu)中的電荷而進入多功能除氟濾料晶體結(jié)構(gòu)的堿金屬或堿土金屬離子粱快，可以被其它的離子所置換秩彤。作為多功能除氟濾料主要成分之一的氧化鋁，其水解與鋁鹽相似事哭，鋁鹽水解和鋁膠體帶正電的性質(zhì)漫雷，對吸附電負性*的氟離子提供了理論依據(jù)。多功能除氟濾料經(jīng)特定的高溫改性及化學活化后鳍咱，對氟離子有高選擇交換性能降盹。吸氟后的多功能除氟濾料可用解吸劑再生，反復使用谤辜。
五蓄坏、除氟濾料除氟機理
為了表征化學反應過程并簡化討論，假設幾種條件[5]：
1）鋁鉀溶液中K+可以與MxDy進行*的交換丑念；
2）硫酸鋁鉀溶液中Al3+是在進行程度zui大的一級水解狀態(tài)下（K=1×10-5）進行水解的涡戳，即Al3+ +H2O Al（OH）2+ +H+结蟋；
3）以（MxDy）+代表MxDy的總電荷數(shù)。
在多功能除氟濾料經(jīng)特殊的物理及化學改性后妹蔽，經(jīng)硫酸鋁鉀溶液活化,在多功能除氟濾料中靠正電荷維系的（MxDy）+被K+交換的同時具有較強極性的鋁的羥基絡合物Al（OH）2+因富含正電荷椎眯，將K+在交換過程中進行電荷傳遞的功能作為一種特殊的水合陽離子，在多功能除氟濾料表面發(fā)生吸附作用绎疟，而SO42-則與鋁的羥基絡合物配位咒舰，以維系電價平衡。
反應過程表示為：
MxDy—R+ K+ + Al3+ + SO42- +H2O→R—K•Al（OH）SO4 +（MxDy）+ +H+
當多功能除氟濾料與含氟原水接觸時曼砾，電負性*的F-將取代SO42-埂帜，同時含氟水中的MxDy進入多功能除氟濾料的孔道中，與多功能除氟濾料孔道中的K+發(fā)生一定程度的交換跑著。反應表示為：
R—K•Al（OH）SO4 +2F-+（MxDy）+ →MxDy—R• Al（OH）F2 + K+ + SO42-
六跑科、地下水、井水除氟設備的再生過程
吸附飽和的多功能除氟濾料用硫酸鋁鉀溶液再生门幌。當多功能除氟濾料被浸入到硫酸鋁鉀溶液中時贝渣，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熏盲，隨著硫酸鋁鉀溶液被排出确告，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券雕，在多功能除氟濾料表面吸附聚集遇患，反應表示為：
MxDy—R•Al（OH）F2 + K+ + SO42- +H2O→R—K•Al（OH）SO4 +（MxDy）+
+Al（OH）F2 +H+
七.除氟設備交換罐的選擇：
1.交換罐（柱）粗細長短均可，但細而高的布水均勻雕擂，再生率高啡邑。
2.交換罐（柱）為下進水上出水，下布水器要布水均勻井赌，布水器下面用大粒礫石做墊層谤逼，上面用∮30-80mm礫石覆蓋50mm，交換柱填料后仇穗，上面留400mm沖洗膨脹空間森缠。
3.為保證再生時不間斷供水，至少應該設計兩只交換柱仪缸。當處理水量大時贵涵，交換柱數(shù)量多比單個大交換柱更合理。
4.沖洗下進水恰画，水量增加*宾茂，可在再生前進行，一次10分鐘拴还。
5.地下水除氟設備的洗脫與再生,當除氟濾料吸附達到飽和時跨晴，開始再生裂怕。再生時將一定濃度的再生液（明礬或氫氧化鈉、大粒鹽等）通過再生系統(tǒng)打入交換柱.
地下水除氟設備 除氟過濾器深 井水除氟裝置
