新型饮用水除氟材料Bio-F的除氟特性和比较研究

对3种传统除氟剂活性氧化铝、骨炭和改性沸石与自制的新型生物除氟剂Bio-F的除氟性能及影响因素（材料粒径、pH值、吸附时间、水样含氟浓度、其它离子、再生能力等）进行了比较,并模拟动态实验评估了这4种除氟材料对实际高氟地下水处理的效果.结果表明,Bio-F生物除氟剂对F^-的吸附过程符合Lagergren一级吸附动力学特征（R²=0.958 0）,吸附速率较快,且该过程属于吸热反应; Bio-F吸附F^-符合Langmuir吸附等温模型（R²=0.999 2）,吸附容量高,静态吸附容量可达4.088 3 mg·g^-1,分别约是活性氧化铝和改性沸石的1.8和 5.8倍.4种除氟材料吸附容量与氟浓度正相关,与吸附剂粒径负相关.高浓度的CO^2-₃、HCO^-₃明显抑制Bio-F的除氟（p<0.05）,但高浓度的Ca²⁺、NO^-₃、HPO^2-₄有利于Bio-F的除氟（p<0.001）.Bio-F除氟最佳停留时间3～4 min,远远低于沸石20 min和活性氧化铝11 min.在pH 4.0～9.0范围内Bio-F可保持90％以上吸附F^-的能力.再生性能稳定,10次再生后吸附容量变化不超过15%.Bio-F综合性能优于其它3种传统除氟剂,在我国广大农村地区推广有显著优越性.     

改性沸石用于饮用水除氟的试验研究

试验针对存在饮用水的氟污染问题,将天然沸石用NaOH和Al2(SO4)3溶液改性制成除氟材料。静态试验研究表明:改性沸石除氟吸附反应快,其最佳pH值范围为5￣9,而且对氟离子具有较好的离子选择性能。通过动态试验研究发现降低进水流量和原水浓度可以增大滤层的吸附容量。两种再生方式对比试验表明用Al2(SO4)3溶液再生效果优于用NaOH和Al2(SO4)3溶液联合再生。     

镧氧化膜硅胶吸附除氟性能研究

采用多次浸渍—干燥—高温焙烧法制备了表面包裹镧氧化膜的硅胶吸附剂,对模拟含氟水样进行了静态及动态吸附实验．结果表明,镧氧化膜硅胶具有吸附容量大（2.650mg/g） 、稳定性好、适用于处理偏酸性含氟水体等特点, 除氟效率可达90 ％ 以上．其除氟机理是以离子交换为主,兼有表面络合作用．对吸附达到饱和的镧氧化膜硅胶用0.01mol/L稀硝酸镧溶液再生后可重复利用．并通过扫描电镜对其表面结构和氧化镧活性组分的形态进行了观察．     

饮水除氟及除氟剂的再生试验

饮用高氟水危害人类健康是个世界性问题。除氟方法主要有换水法、处理法和其他方法。在无低氟水源区需用处理法除氟,效果好,但成本高。本试验在研究除氟同时,注意研究降低药物成本。在原水氟4ppm下,本试验药物成本为0.11元/m~3,比国内现用处理药物成本最低的0.19元/m~3降低近42%,具有明显的经济效益和环境、社会效益。试验使用氟离子选择电极法测氟的浓度。     

沸石的载铁改性及饮用水除氟试验研究

为避免使用含铝材料,采用新方法制得载铁改性斜发沸石,并通过一系列静态及动态试验对其除氟性能及影响因素进行了研究.结果表明:经过改性活化的斜发沸石滤料的除氟容量(DC)得到显著提高,静态达0.665 mg/g,动态达0.2 mg/g,分别约为原沸石除氟容量(0.03 mg/g)的20和7倍.载铁改性斜发沸石对F的吸附符合Langmuir吸附等温模式,其最适pH为6～7,氟吸附速率快,再生稳定;同时其也能高效去除饮用水中的锰离子,除锰容量(MRC)达2.442 mg/g.对高氟地下水的处理效果证明,该滤料不仅降氟达到国家饮用水标准,而且具有再生简易、使用寿命长等特点.     

生活饮用水除铬除氟的工艺设计与应用

某广电总局广播电台以深井水作为饮用水源,水中铬和氟严重超标,通过对除铬、除氟单独工艺的比较,最终采用活性氧化铝+活性炭+消毒的联合处理系统处理水中铬和氟,从理论和实践上证明该系统对地下水进行除铬、除氟处理作为饮用水的可行性,详细介绍了各处理构筑物、设计参数及经济技术指标。     

陈四楼矿井饮用水除氟实践

永夏矿区陈四楼矿井位于豫东地方性氟病高发区,地下水中含氟量为2.53mg/L,超过《生活饮用水卫生标准》规定1mg/L。为了职工身体健康,该矿采用了分质供水的系统:对一般生产、生活用水不经除氟处理;而饮用水经过除氟处理,该方案实施两年多来,运行正常,出水含氟量小于1.0mg/L。1 除氟方法与工艺流程 陈四楼矿井饮用水除氟采用吸附过滤法,吸附剂为活性氧化铝,含氟地下水通过过滤,氟被吸附在吸附剂表面,生成难溶氟化物。出水含氟量     

吸附法除氟技术的原理与方法

在水处理中应用的除氟的方法主要有：沉淀法、吸附法、电凝聚法、电渗析法、反渗透法和离子交换法等,其中吸附法是处理高含氟水的重要方法。本文重点介绍了几种常用的及新型的氟吸附剂的特点及应用概况,其中包括：铝盐吸附剂、铁盐吸附剂、稀土类吸附剂、生物类吸附剂以及其他类型的吸附剂;介绍了几种常用的及新型的氟吸附剂的除氟作用机理,并对今后的除氟研究进行了展望。     

用于地下水除氟的羟基磷灰石制备及其除氟效能

针对地下水中氟离子的去除分别合成了粉状和球状两种羟基磷灰石,利用红外光谱扫描、电镜扫描、X射线衍射仪、X射线能谱小试实验分析其基本特征,并进一步利用小试实验确定其对水中氟离子的去除效能.结果表明,制备的粉状羟基磷灰石具有较高的纯度,但结晶度相对较低;而球状羟基磷灰石则较为规则、带孔隙的球形颗粒,粒径约为1mm左右.粉状羟基磷灰石对徐州地下水中氟离子的去除容量约为15.2mg/g,且其去除速度较快,主要集中在30min以内;球状羟基磷灰石对地下水中氟离子的去除容量约为7.5mg/g,但其去除过程持续时间较长.利用粉状和球状羟基磷灰石组合的工艺可将地下水中的氟离子浓度降低至0.8~0.9mg/L,且去除效果稳定.综上所述,粉状和球状羟基磷灰石的组合工艺可用于地下中氟离子的去除.     

共存氯离子对饮用水纳滤除氟的影响研究

采用深井地下水配水试验研究了高氟饮用水纳滤除氟的可行性、膜污染及共存氯离子浓度对纳滤除氟的影响.结果表明,纳滤对原水中的所有共存阴离子均有截留效果,原水F^-浓度低于6 mg/L,纳滤出水的F^-浓度低于1.2 mg/L,能满足农村地区的生活饮用水标准.随着F^-浓度的增加,其截留率下降;进水共存Cl^-浓度的增加,F^-的截留率呈下降的趋势,F^-的截留率降低的百分数在Cl^-每增加1个mol数和氟离子增加0.1个mol数时相当,当Cl^-浓度>220 mg/L时,F^-的截留率有所上升,但变化没有达到显著水平.环境扫描电子显微镜、能谱分析和X-射线衍射(XRD)对膜污染成分分析表明,膜污染主要是晶体颗粒形状规则的无机碳酸钙,柠檬酸+氨水清洗可有效清除污染成分,恢复膜通量.     

微絮凝对腐殖酸超滤过程膜污染的减缓特性

以硫酸铝[Al_2(SO_4)_3·18H_2O]为絮凝剂,腐殖酸(humic acid,HA)和高岭土(Kaolin)水溶液为原水,研究微絮凝过程产生的不同絮体形态,对自制聚偏氟乙烯(PVDF)超滤膜过滤过程的影响.主要考察了微絮凝过程中絮体的特性(粒径大小及分布,分形维数)以及不同条件下形成的絮体形态对膜通量的影响,利用扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)对污染膜的表面形貌进行表征,并测定了PVDF膜与有机污染物之间黏附力大小,来解析不同絮体形态对超滤膜的膜污染影响机制.结果表明,Al~(3+)以电性中和作用水解去除有机物,随着絮凝剂投加量的增加,絮体粒径不断增大,絮体的分形维数减小.膜通量衰减速率与絮体的粒径呈负相关,絮体粒径越大,膜通量衰减速率越小,超滤过程中形成的滤饼层越疏松,同时,较小分形维数的絮体引起的膜污染较轻,其膜通量恢复率也较高.PVDF-有机污染物之间的相互作用力大小与运行初期相应污染膜通量衰减速率呈正相关.当Al~(3+)投加量为5 mg·L~(-1),初始pH=7时,HA去除率为96.7%,膜通量衰减最小,通量恢复率达到88%.     

超滤的预处理工艺对比研究:化学混凝与电絮凝

对比研究了化学混凝(chemical coagulation,CC)与电絮凝(electrocoagulation,EC)作为超滤膜分离的预处理工艺,在死端过滤条件下与超滤膜的作用机制以及对膜污染的减缓效果.主要研究了Al3+投加量对膜通量、絮体性质(粒径、强度系数、恢复系数、分形维数)、以及滤饼层性质的影响.结果表明,EC作为预处理时,生成的絮体强度大且结构紧实,在膜表面堆积形成的滤饼层具有疏松多孔、亲水性强的性质;而CC作为预处理时,生成的絮体强度低且比较松散,在膜过滤过程中容易被压力压碎压实,导致滤饼层比较密实、亲水性低.因此,EC作为预处理工艺对膜污染的减缓效果好,在运行过程中可以保持较高的膜通量,膜通量较CC高约5.57%.     

荷电超滤膜对天然有机物去除及膜污染行为的影响

以Aldrich 腐殖酸溶液为水样,研究比较了溶液环境(pH值、离子强度和钙离子)对荷电改性再生纤维素超滤膜和传统中性未改性再生纤维素超滤膜过滤过程的影响.结果表明, ①pH值主要通过质子化作用影响荷电膜以及腐殖酸分子的荷电量,进而影响荷电超滤过程.溶液pH值从7.5下降到3.5时,荷电超滤膜对腐殖酸的截留率从92%减少到79%,超滤4 h时,膜通量下降从26%增加到36%.②离子强度的改变是通过影响腐殖酸分子的物化性质和静电屏蔽作用来影响超滤过程的.当溶液离子强度为0、 3和100 mmol/L时,初始截留率依次降低,分别为92%、 87%和48%,超滤4 h时,荷电超滤膜的通量下降依次增加,分别为26%、 35%和63%.③Ca2+浓度的影响,需要综合考虑静电屏蔽作用、Ca2+的架桥作用以及滤饼层的压实性等各方面的影响.④pH值、离子强度和钙离子对中性超滤膜过滤行为的影响趋势与荷电超滤膜相似,但其影响程度有着较大的差别.研究结果对荷电超滤膜技术在实际应用中选择合适环境条件提供了参考.     

超滤膜净化微污染水效果及污染机理分析研究

粉末活性炭+超滤组合工艺(PAC-UF)对去除微污染水效果明显,实验结果表明此工艺对CODcr、NH3-N、UV254和浊度的去除率分别为80%~92%、40%~70%、71%~95%、95%~97%.在此基础上,进一步研究了不同材质和不同孔径超滤膜的膜污染行为,根据Hermia模型分析膜污染发现,三种材质超滤膜中,PVDF膜具有较好的抗污染性能;而不同孔径的超滤膜所对应的膜污染模型是不同的,分析膜污染模型发现,滤饼层阻力在膜过滤中占有重要地位.     

微塑料对短流程膜工艺中膜污染的影响

微塑料作为新型污染物越来越受到关注.随着微塑料在饮用水源地逐渐检出,亟需了解当前水处理工艺对其去除效能与机制.随着膜法饮用水处理技术的发展,短流程膜工艺以其占地面积小、去污效能高成为重要研究方向.因此,考察了微塑料对短流程膜工艺尤其膜污染的影响.结果表明,微塑料混凝前后,滤饼层始终是引起膜污染的关键诱因.超滤膜由于孔径小(d 0. 1μm),微塑料(d 5 mm)本身不会引起严重膜污染.然而,与铁盐混凝后,由于絮体的存在使得滤饼层相对疏松,但随着混凝剂投量增加,小粒径微塑料容易进入絮体形成的网络空间,形成致密滤饼层,严重加剧膜污染.pH 7. 0时0. 1 mmol·L~(-1)和0. 9 mmol·L~(-1)FeCl_3·6H_2O水解絮体导致的膜比通量分别为0. 82和0. 76.然而,0. 1 g小粒径微塑料(d 0. 5 mm)分别与0. 1 mmol·L~(-1)和0. 9 mmol·L~(-1)FeCl_3·6H_2O混凝后导致的膜比通量分别降低至0. 76和0. 62.此外,水环境中微塑料多呈负电.与碱性环境相比,氯化铁水解絮体在酸性环境中呈正电且粒径较小,微塑料容易被絮体吸附、捕获,进而形成相对致密滤饼层,引起严重膜污染.pH 6. 0和8. 0时,0. 1 g小粒径微塑料(d 0. 5 mm)与0. 3 mmol·L~(-1)FeCl_3·6H_2O混凝后膜比通量分别为0. 55和0. 79.     

混凝-超滤联用技术制备自来水的试验研究

采用混凝+超滤联用技术以苏州太湖水为原水进行制备自来水的实验。结果表明,投加混凝剂能够有效降低中空纤维膜表面的污染,采用气压水反洗技术系统跨膜压差能够有效恢复,常规化学清洗能有效清除膜表面的污染物,长时间运行后膜丝完整性良好,无"断丝"现象。混凝+超滤联用能有效去除原水中的各种污染物,浊度去除率99.5%以上,TOC去除率45%～50%,UV254去除率43%～45%,总铁去除率90%以上,水的利用率在87%左右。产水水质达到或优于《生活饮用水卫生标准》GB5749-2005。     

溶液环境对荷电超滤膜和传统中性超滤膜去除天然有机物的影响

以Aldrich 腐殖酸溶液为水样,研究比较了溶液环境(pH值、离子强度和钙离子)对荷电改性再生纤维素超滤膜和传统中性未改性再生纤维素超滤膜过滤过程的影响.结果表明, ①pH值主要通过质子化作用影响荷电膜以及腐殖酸分子的荷电量,进而影响荷电超滤过程.溶液pH值从7.5下降到3.5时,荷电超滤膜对腐殖酸的截留率从92%减少到79%,超滤4 h时,膜通量下降从26%增加到36%.②离子强度的改变是通过影响腐殖酸分子的物化性质和静电屏蔽作用来影响超滤过程的.当溶液离子强度为0、 3和100 mmol/L时,初始截留率依次降低,分别为92%、 87%和48%,超滤4 h时,荷电超滤膜的通量下降依次增加,分别为26%、 35%和63%.③Ca2+浓度的影响,需要综合考虑静电屏蔽作用、Ca2+的架桥作用以及滤饼层的压实性等各方面的影响.④pH值、离子强度和钙离子对中性超滤膜过滤行为的影响趋势与荷电超滤膜相似,但其影响程度有着较大的差别.研究结果对荷电超滤膜技术在实际应用中选择合适环境条件提供了参考.     

荷电超滤膜去除水中天然有机物的研究进展

较传统的超滤过程,使用荷电膜的超滤技术能实现对水中天然有机物(NOM)更高的去除率,并同时减少膜污染。文章从膜材料性质、溶液环境和NOM性质这几方面来综述荷电超滤膜去除水中天然有机物的研究进展。最后对荷电超滤膜去除NOM方面的进一步研究工作提出了建议。