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。     

高氟矿井水处理的探讨

本文探讨了矿井水除氟的主要处理方法，基本原理，适用范围等方面的一些问题，包括石灰乳法，铝盐凝聚法，活性氧化铝法，羟基磷酸钙法，电凝聚，电渗析等，对这些方法作出了评价，并指出改进的途径。     

水体除氟方法的最新研究进展

氟是人体必需的微量元素之一,中国是典型的大面积高氟地区,因此对水体中氟离子的去除研究十分必要.目前,水体除氟方法主要有离子交换法、吸附法、化学沉淀法等,其中吸附法是应用最广的除氟方法.本文主要综述了当前水体中常用的除氟方法及水体除氟方法最新的研究进展,重点分析各种方法所存在的各种优势和缺陷,并探究在实际除氟应用中的可行性,指出了今后水体除氟的主要研究方向.     

不同铝盐改性人工合成菱铁矿除氟性能研究

高氟地下水和地方性氟中毒已经成为世界范围内的一大问题,国内外对如何去除水中氟进行了大量的研究.本文利用硫酸铝溶液、活性氧化铝悬浮液和活性氧化铝粉末分别对人工合成菱铁矿进行了改性,采用静态吸附试验研究了不同改性材料的除氟容量、吸附反应后溶液中铁和铝离子浓度,并对改性效果较好的硫酸铝改性人造菱铁矿的除氟动力学进行了探讨,结...     

粘土吸附水中氟离子的研究

研究了粘土和明矾去除饮用水中氟离子的机理,探讨了pH值、溶液温度、氟离子浓度和吸附时间对粘土吸附饮用水中氟离子的影响.结果表明,粘土对饮用水中氟离子具有较好的吸附效果,是较为理想的饮水除氟材料.     

阿克苏地区含氟地下水治理方法的分析

针对阿克苏地区存在的氟污染饮用水问题,综述了近年来国内外饮用水除氟方法,如石灰沉淀法、混凝沉降法、吸附法、离子交换法、电凝聚法、电渗析法、反渗透法等。介绍了天然沸石的结构特征;分析了沸石处理地下水的作用机理及再生问题;并对今后沸石法处理地下水的研究提出一些建议。     

缺钙型羟基磷灰石对溶液中氟离子的吸附作用研究

利用一种含磷废水处理副产物--缺钙型羟基磷灰石(d-HAp)作为吸附剂,研究了其对氟离子的去除分离性能,探讨了溶液pH值、d-HAp投加量、共存钙镁离子及氯离子等因素对吸附作用的影响.结果表明,该缺钙型羟基磷灰石能够在较宽的pH范围(4～7)内有效吸附氟离子,并保持85%以上的去除率.高达200倍的Ca2+、Mg2+离子及Cl-离子的存在并未对氟离子的吸附产生明显影响,可适用于广大高氟水地区.该缺钙型羟基磷灰石对氟离子的吸附动力学符合Lagergren拟二级反应动力学方程,吸附速率快.吸附氟离子的过程可用Langmuir吸附等温模型描述,静态吸附容量可达26.11 mg·g-1.在实验条件下的吸附体系中,吸附机制主要为离子交换作用.     

负载镧镁活性氧化铝的制备及除氟性能研究

采用浸渍法制备负载镧镁活性氧化铝改性除氟剂,用于去除溶液中氟离子。通过正交实验考察镧镁摩尔比、焙烧温度和焙烧时间对改性活性氧化铝吸附性能的影响,得出最佳合成条件为镧、镁物质的量比1∶2,焙烧温度300℃,焙烧时间2.0 h。研究吸附时间、投加量、p H值和共存阴离子对氟离子吸附效果的影响。结果表明:吸附时间为3.0 h、投加量为3.6 mg/L,p H值在6~9,除氟效果最好,氟离子去除率为94.5%;对比不同阴离子对除氟性能的影响,除氟性能受阴离子影响力大小为:CO2-3>SO2-4>Cl->NO-3;吸附剂对氟离子的吸附过程符合伪二级动力学模型,吸附等温线满足Langmuir吸附等温式,其饱和吸附量为7.663 mg/g;不同温度下的热力学结果表明该反应为自发吸热反应。     

含氟废水的粉煤灰吸附研究

采用热电厂库弃物粉煤灰为吸附剂，对氟离子浓度为１００￣５００ｍｇ／Ｌ含氟废水进行了除氟研究，并搪塞了除氟机理。结果表明，除氟性能与粉煤类的粒径大小，吸附时间，氟离子初始浓度，废水的ＰＨ值，温度等有关，粉煤灰－氟离子体系的吸附行为符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温方程，氟离子在粉灰煤表面形成了氢键吸附和取代吸附。除氟率达９０％以上，除氟后的饱和灰烧制成砖块，对环境不引起二次污染。     

三维网状HZO@SGH对水中氟离子的吸附作用和机制

本研究采用均相沉淀法制备得到具有独特三维网状结构的水合氧化锆包覆的石墨烯水凝胶(HZO@SGH).利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱分析仪(FTIR)和X射线光电子能谱分析仪(XPS)对HZO@SGH进行表征,分析其形貌结构和除氟机制.通过批量吸附实验考察HZO@SGH对水中氟离子的吸附性能.结果表明,HZO@SGH对溶液中氟离子的吸附容量明显高于HZO和SGH.拟二级动力学模型能很好地拟合HZO@SGH对氟离子的吸附动力学数据,说明吸附速率主要由化学吸附控制;吸附氟离子过程可由D-R吸附等温模型描述,最大吸附量达31.79 mg·g~(-1),高于部分已报道的含锆复合材料的吸附量.HZO@SGH在较低pH(3~6.5)和含有NO_3~-、C~l-、低浓度SO_4~(2-)(≤10 mg·L~(-1))的氟离子溶液中能保持优异的吸附性能.吸附剂制备过程简单环保,易于从溶液中分离而不产生二次污染,是一种潜在的氟离子吸附剂.     

异步周期换向电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水及其机理研究

针对传统电凝聚法处理废水过程中易出现的电极表面钝化和极化而影响处理效果的现象,采用铝和铁板作为两极同步换向方法,通过周期性改变电流方向使电极钝化和极化现象得以减缓或消失,并实现两极均可溶,利用铝、铁系无机絮凝剂共存时可提高处理效果的特点,对活性艳蓝X-BR模拟染料废水进行处理;通过正交试验,获得了该方法的最佳处理条件.在此基础上,为避免金属铝成分在废水中出现剩余影响水质,采用异步周期换向方式加以改进,考察了铝、铁电极不同通电时间对处理效果的影响,并利用紫外-可见光分光光度法、高效液相色谱法、ICP法、高分辨质谱技术、激光粒度分析仪等手段对废水处理过程主导因素和污染物去除机理以及该方法对强化处理效果的作用机理进行了分析.研究表明,最佳条件下采用异步换向周期电凝聚法处理活性艳蓝X-BR模拟染料废水30 min可使模拟废水脱色率接近100%,COD去除率可达76%以上;处理过程中起主导作用的是电凝聚过程而非电氧化还原过程;除大部分染料分子被电凝聚气浮或沉降导致脱色外,其余的活性艳蓝X-BR染料分子在电解作用下首先断裂生成了1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根,之后1,4-二氨基蒽醌-2-磺酸根又被直接絮凝上浮或沉降,或者在氢离子作用下发生了加氢反应使双键消失而脱色,模拟废水脱色是上述作用的综合结果.采用改进后的异步周期换向电凝聚法可以使铝铁离子凝聚过程形成的絮体具有更为合理的粒度和结构特性,从而更易于被去除,因此处理效果略优于同步换向和定向电流电凝聚过程,且可以实现处理后废水中铝离子含量降低到无法检出,避免其在处理后的废水中出现剩余影响水质.     

活化铁锰结核的除氟性能研究

通过批实验研究接触反应时间、温度、共存阴离子对除氟效果的影响.结果表明,接触反应时间为48 h时,吸附都将近平衡.温度越高,越有利于氟离子的吸附.Langmuir和Freundlich吸附等温模式都可以较好地描述氟离子的吸附特性.热力学分析发现活化铁锰结核对氟的吸附为自发的吸热反应.当其他阴离子存在时,会对吸附造成不利影响.柱实验结果表明,活化铁锰结核动态除氟效果很好,性能稳定,机械强度高,易洗脱再生,且洗脱再生后饱和吸附量明显增大.出水中铁、锰含量不超过我国生活饮用水卫生标准.用Thomas模型分析,得到的平均饱和吸附量可达1.340 mg/g.X射线衍射和扫描电镜分析表明,经FeCl3活化的铁锰结核表面附着大量铁的氧化物或氢氧化物.这些铁的氢氧化物或氧化物对水中氟离子的去除起重要作用.     

粘土吸附水中氟离子的研究

研究了粘土和明矾去除饮用水中氟离子的机理,探讨了pH值、溶液温度、氟离子浓度和吸附时间对粘土吸附饮用水中氟离子的影响。结果表明,粘土对饮用水中氟离子具有较好的吸附效果,是较为理想的饮水除氟材料。     

纳米γ-Al2O3去除氟离子的机理及行为研究

研究了纳米γ-Al2O3吸附剂对氟离子的吸附行为,考查了吸附平衡时间、温度、溶液的pH等对吸附过程的影响.结果表明,在室温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的吸附在3min基本达到平衡;在pH3～9范围内,吸附率达95%以上;吸附过程符合准二级反应动力学模型,其反应的表观活化能(Ea)为10.99kJ.mol-1;颗粒内扩散过程是吸附的主要控制步骤,而颗粒外扩散过程对吸附也有影响;吸附过程符合Langmuir、D-R等温模型,常温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的平均吸附能为11.15kJ.mol-1.吸附反应的ΔGθ<0,ΔHθ>0,说明该吸附过程是自发的吸热反应.共存阴离子HCO3-和PO43-、阳离子Cu2+对氟离子的吸附影响较大.纳米γ-Al2O3在动态和静态吸附实验中的除氟效果相近.     

Investigation in the sorption mechanism and behavior of nano γ-Al2O3 for the removal of fluorine ions

研究了纳米γ-Al2O3吸附剂对氟离子的吸附行为,考查了吸附平衡时间、温度、溶液的pH等对吸附过程的影响.结果表明,在室温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的吸附在3min基本达到平衡;在pH3～9范围内,吸附率达95%以上;吸附过程符合准二级反应动力学模型,其反应的表观活化能（Ea）为10.99kJ.mol-1;颗粒内扩散过程是吸附的主要控制步骤,而颗粒外扩散过程对吸附也有影响;吸附过程符合Langmuir、D-R等温模型,常温下,纳米γ-Al2O3对氟离子的平均吸附能为11.15kJ.mol-1.吸附反应的ΔGθ〈0,ΔHθ〉0,说明该吸附过程是自发的吸热反应.共存阴离子HCO3-和PO43-、阳离子Cu2＋对氟离子的吸附影响较大.纳米γ-Al2O3在动态和静态吸附实验中的除氟效果相近.     

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.     

活性炭纤维电吸附法去除饮用水氟离子方法探究

氟是人体必需的元素,对人体有着重要的生理功能。如果人摄入的氟过量,人体将受到较大危害。除氟的方法有很多,电吸附方法是将传统的吸附技术与电化学方法融合,使得电吸附方法与传统的去离子方法相比具有相当的优势：无二次污染,能量利用率高,操作简单,是具有研究和开发价值的清洁型技术。用活性炭纤维做吸附剂对蒸馏水配制成的含氟水去除率显著,为了达到氟离子去除效果,要调节温度、电极电势以及原液浓度,注意电极与吸附材料的选择。     

磁性铝基MOF的表征和对水体中氟化物吸附性能研究

我国多地的地表水受到成土母质或背景值的影响,氟离子浓度均超过1.0 mg/L,即高于GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准限值.为了实现地表水的快速降氟和吸附材料的便捷回收,通过水热法制备了磁性Al-MOF@Fe₃O₄吸附材料,使用扫描电极（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）和孔隙度分析仪（BET）对材料的形貌和化学组成进行了表征.结果表明:①Al-MOF@Fe₃O₄具有不规则的晶体形状和直径更小的介孔结构,能够提供更高的比表面积吸附氟离子.②吸附试验结果表明,Al-MOF/Fe₃O₄的吸附量达到了75.2 mg/g,吸附过程更加符合拟二阶动力学模型,证明了化学吸附是该除氟过程的主要机理.③增加吸附剂投加和降低氟离子初始浓度,有助于提高除氟效率,但却难以得到较高的吸附量,同时碱性条件不利于氟离子的吸附,阴离子对除氟性能的影响程度表现为CO₃2- > HCO₃- > SO₄2- > PO₄3- > Cl-.④对吸附机理的研究表明,氟离子是通过取代Al-OH实现稳定和快速地脱离水体,使用NaOH溶液淋洗可以实现吸附剂的高效再生.⑤5次循环吸附试验后,复合材料依然保留了71.4 mg/g的吸附能力和良好的磁性.在实际地表水中进行除氟试验,该吸附剂可以将氟化物浓度从1.17 mg/L降至0.2 mg/L以下.研究显示,Al-MOF@Fe₃O₄纳米材料可以作为地表水除氟材料,实现对低浓度氟离子的高效去除.      

高氟饮用水中除氟研究

本文通过对吸附法和混凝沉淀除氟进行实验 ,证明以PAC(聚合铝)作混凝剂的混凝沉淀法除氟非常有效 ,当PAC用量为20mg/L时 ,饮用水中氟可由1 85mg/L降至0 78mg/L ,符合饮用水标准 ,并对除氟机理进行了探讨。     

改性天然介质材料的除氟特性研究

饮水中氟含量超标可引发严重的地方性氟中毒。如何高效、经济地降低饮用水中氟含量对保证供水水质安全意义重大。以石英砂、沸石、煤矸石和壳聚糖4种天然介质材料为载体,制备铁/铝改性吸附剂,通过静态吸附试验、等温吸附试验和动力学吸附试验,对比研究了4种改性天然介质材料的除氟效果。结果表明:载铝煤矸石和载铁沸石两种改性材料均表现出较好的氟吸附性能,在本试验条件下两种改性材料的除氟率分别达85.1%和83%;动力学吸附试验结果显示,两种改性材料对氟的吸附在1～2h内基本完成,在4h内达到吸附平衡。可见,利用天然介质材料改性去除水环境中氟污染效果显著,前景广阔。