浅析饮用水除氟技术的进展

摘要：摄入过量的氟对人体是有害的。因而，采取措施除掉饮用水源中过量的氟非常必要。本文介绍了化学沉淀法、混凝沉降法、吸附法、电渗析法和反渗透法除氟的基本原理和优缺点，认为用吸附法除氟是较为理想的。

关 键 词：高氟水；吸附；

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：

1 前言

氟是一种人体所必不可少的微量元素，摄入适量的氟可以坚固牙齿，使龋齿的发病率降低。但是，氟的摄入量如若过高，则会影响人体对于钙和磷的代谢，使人体的生理功能发生紊乱，如斑齿、氟骨病等。

我国内蒙古雅布赖地区，东北克山地区，宁夏以及河北部分地区等，饮用水源的氟含量可高达12-18mg/L,远远高于国家规定的饮用水氟含量的标准（1mg/L）。高氟水严重威胁着广大人民群众的人身健康，采取有效措施除氟十分必要。

目前，国内外除氟的方法有：化学沉淀法、混凝沉降法、吸附法、电渗析法、反渗透法等。

2 除氟方法

2.1 化学沉淀法

Ca2+与F-在水中能形成CaF2沉淀，从而将水中的F-除去。此法除氟的效率低下，要用大量的Ca2+才能沉淀掉少量的F-，而且会在降氟的过程中引入较多Ca2+，效果不佳。此法可用于含氟水的前处理。

2.2 混凝沉降法

混凝沉降法一般采用的混凝剂是铝盐。铝盐在水中形成带正电荷的胶粒，可吸附水中的F-，使胶粒相互靠近，进而聚集为较大的絮状物，从而在水中沉淀出来，实现除氟。常用的铝盐有氯化铝，硫酸铝等。该方法在除氟过程中会引入大量的铝离子，因而会对人体健康产生一定影响。

2.3 吸附法

活性氧化铝

处理含氟水，常用的吸附剂是活性氧化铝。活性氧化铝除氟的机理包括物理吸附和离子交换两种作用。离子交换作用一般是通过硫酸铝溶液对其活化实现的：

Al2O 3 · XH2O+Al2（SO4）3 · 18H2O = Al2O3 · Al 2（SO4）3· XH 2 O+ 18H 2 O

Al2O3· Al2（SO4）3· XH2O + 6F- = Al2O3· 2AlF3· XH2O+3SO 42-

用活性氧化铝除氟操作简便，设备简单，特别适合饮用水源氟含量超标的广大农村及边远山区进行降氟。缺点是会引入铝离子，对人体健康有一定影响。

改性的天然沸石

沸石作为一种天然矿物，具有多孔性和离子交换性。多种高价金属离子可以通过离子交换而进入到沸石的骨架结构中，得到改性的沸石。由于改性后的沸石保留了原来沸石的多孔性结构，但又将高价金属离子负载到上面，且许多金属离子可以与F-形成配合物，所以沸石经改性后具有较好的除氟效果。近年来，通过载铝、载铁和载镧改性的沸石用于除氟的研究常有报道，并且大多具有良好的除氟效果。改性后的沸石用于除氟，具有成本低廉、操作简便、效果良好的优点，是一种较为理想的除氟材料。

新型吸附材料

目前，新型吸附除氟的材料在快速地寻找与研发之中。辽宁大学的杨丽君等研究了锐钛型纳米TiO2吸附剂对氟离子的吸附行为，研究表明该吸附剂具有一定的除氟效果，且可再生利用[4]。陕西师范大学的毛勇等以氧氯化锆和硅酸钠为原料，采用共沉淀法制得新型硅锆复合颗粒材料，该材料对F-的最大饱和吸附量为28.59mg/g，表现出较佳的吸附性能。陕西科技大学的王家宏等以ZrO2负载多壁碳纳米管 (ZrO2 -MWCT)为吸附剂，系统研究了其对水中F-的吸附、脱附性能，该吸附剂对F-有较好的亲和性和较大的吸附容量，吸附饱和的ZrO2 -MWCT用0.1mol/L的NaOH 溶液脱附再生，经4次再生后，其吸附量仍高达14.55mg/g。

2.4 电渗析法

电渗析是在半透膜的两侧施加直流电场，在电场的作用下，F-通过阴离子交换膜到达阳极，而阳离子则通过阳离子交换膜到达阴极，从而实现除氟。电渗析技术已成功地应用于沧州市的除氟工作中，截止到2009年，该市已安装电渗析仪器436台。电渗析法具有较好的除氟效果，但其设备价格和日常运行所需的费用高昂。

2.5 反渗透法

反渗透法是一种较为先进的膜分离技术。它利用在较高压力下，半透膜使水透过而拦截其他物质的原理，将盐等从水中分离开来。它不仅适用于除氟，还可以除去水中其他离子，而且均具有较好的效果。但是所需设备和半透膜的价格十分昂贵，阻碍了其应用。

3 建议

目前，除氟的方法较多，但是很少有实用的。化学沉淀法和混凝沉降法需要大量的化学试剂，而且会引入其他离子；电渗析法和反渗透法所需的设备和日常运行费用高昂。以上方法都有较大的局限性，所以寻找和研发一种有效的除氟吸附剂是非常有前景的。

参考文献

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毛勇，李剑超，刘琰等.新型硅锆复合材料的除氟试验研究[J].水处理技术，2012,38（10）:21-24,30.

王家宏，常娥，丁绍兰等. ZrO2负载碳纳米管吸附去除水中氟的研究[J].离子交换与吸附，2012,28（1）:62-69.

王玉坤，王翠华，顾宝群. 电渗析与反渗透技术在沧州农村分质供水中的除盐降氟效果分析[J].南水北调与水利科技，2010,8（4）：48-52.