含氟废水处理方法综述

含氟废水处理方法综述

摘要：含氟废水对人类及动物具有极其严重的危害。因此，含氟废水处理技术的

研究已经成为环境科学重要且热门的研究课题之一。本文介绍了国内外含氟废水处理方法的研究进展，并且评价了各种方法的优缺点。最后，展望了含氟废水处理技术的发展方向。

关键词：氟处理 综述

1引言

氟是地球上分布最广的元素之一，在所有的元素中，氟的丰度列第13位，占地壳构成的0．06—0．09％ 。氟的化学性质非常活泼几乎能与所有的元素相互作用，因而地壳中的氟大多数以化合物状态存在。氟是人体必需的微量元素之一，摄入微量的氟对于人体骨骼和牙齿的生长至关重要 -2 J。然而，过量摄入就会导致氟中毒。世界卫生组织(WHO)规定，饮用水中氟化物含量的适宜浓度0．5m L～1．0m L 。即当氟元素含量过高时，轻磷灰石单晶将会转化为难溶的氟化钙，从而导致骨骼中氟化钙的含量越来越高。而含量过高的氟化钙可表现为不同的病理改变：骨硬化、骨质疏松、骨软化和继发性甲状旁腺机能亢进性骨病变。长期过量摄人氟可使骨形成增多，而所形成的骨排列又不规则，导致骨的质和量的分离现象，表现出明显的生理毒性：氟斑牙或氟骨症 J。因此，深入开展含氟污染废水除氟材料制备的研究对于现今污水处理及解决当前水资源紧缺问题具有重要的现实意义。2 国内外除氟技术研究进展目前，国内外高含氟饮用水的处理方法有多种。其主要方法有化学沉淀法、反渗透法、t昆凝沉淀法、吸附法、电渗析法等。

2.1 化学沉淀法

化学沉淀法是含氟废水处理最常用的方法，其中采用钙盐沉淀法处理最为普遍，即向废水中投加硝石灰、氯化钙，使废水中的F一与ca“反应生成CaF 沉淀而除去，在高浓度含氟废水预处理应用中尤为普遍 J。化学沉淀法方法简单，处理费用低，但存在二次污染问题，且处理效果也不太理想，出水氟化物含量在15—30mg／L范围内，很难达到国家一级排放标准 。而且存在泥渣沉降缓慢，处理大流量排放物周期长，不适合连续排放等缺陷“ 。在投加钙盐除氟的基础上，联合使用磷酸钙、铝盐，处理效果比单纯使用钙盐要好，可使废水中的氟浓度降至更低。原理是F一能与Ar 等形成从A1F“ 到 F】一 等多种络合物，经沉降而去除F_L ．1 。

2．2 反渗透法

反渗透技术是近年来迅速发展起来的膜分离技术的一种，该技术是利用反渗透膜选择性的只能透过溶剂(通常是水)而截流离子物质的特性，以膜两侧压力差为推动力，克服溶剂的渗透压，使溶剂通过反渗透而实现对液体混合物进行分离的过程 -16]。从本质上来说，该方法没有选择性，只是在除盐过程中将F一也一起去除。反渗透技术在处理较低浓度的含氟废水时，低压复合膜比醋酸纤维膜除氟效果好，但都适合低氟废水的处理，对高氟废水的去除效果不太理想-1 。反渗透法可以十分有效、可靠地实现高氟苦咸水除氟除盐的双重目的。但目前还没有在我国得到广泛采用，用该技术淡化苦咸水或用于饮水除氟还处于起步阶段。这主要是由于反渗透法耗资大、运行成本高、易污染、使用寿命较短(通常只有1—3年)。使此方法在高氟苦咸水的广大农村地区推广应用受到很大的限制。

2．3 混凝沉淀法

混凝沉淀法是目前处理含氟废水应用最多的方法之一，基本原理是在含氟废水中加入混凝剂，并用碱调到适当pH，使其形成氢氧化物胶体吸附氟¨ 。该法常用的混凝剂可分为两类：一类是元机混凝剂，常采用铝盐、铁盐、钙化合物以及镁化合物。混凝剂投入水中后，其金属离子就会形成细微的胶核或绒絮体，这些絮体吸附氟离子产生共沉淀，从而达到除氟的目的。另一类是有机混凝剂，常用的是聚丙烯酰胺类。该法中铝盐和铁盐混凝法应用最多，适用于工业废水的处理。硫酸铝、聚合铝等铝盐对氟离子都具有较好的混凝去除效果。使用硫酸铝时，混凝最佳pH为6．4—7．2，但投加量较大，根据不同情况每吨水需投加150—1000g 。混凝沉淀法的特点是：能够处理含氟比较高的水，经济实用、设备简单、操作容易。但是．原水含氟量、碱度、盐度、混凝搅拌时间等因素对除氟效果有一定影响。应用混凝沉淀法除氟，需投加的混凝剂量较大，同时产生较多难以处理的废渣，除氟效果不很稳定，除氟后硫酸根离子还有增加的趋势，特别是处理后的水中含有大量的溶解铝，这引起了人们对健康的担心。该方法很难将水中的氟浓度降低到饮用水标准，所以实际应用中很少有人将此法用于饮水除氟。

2．4 电渗析法

电渗析脱盐除氟技术是在半渗透膜的两端施加直流电场，使带负电的氟离子和带正电的离子分别通过离子交换流向阳极和阴级，从而达到除氟目的的一种方法。为我国苦咸水、高氟水地区提供了先进、经济实用的家用净水器 ?。设备投资大、运行管理复杂、运行不够稳定，在技术存在膜极化结垢的问题，且除氟的同时电除去了部分对人体有益的矿物质，因此在应用上受到限制。

2．5 吸附法

吸附现象是指在一定条件下，一种物质的分子、脉子或离子能自动地附着在某固体表面的现象，或者某物质在界面层中，浓度自动发生变化的现象 。一般吸附剂的吸附机理都是与Langmuir机理有关的。用吸附材料来降氟主要是通过水中F一扩散到固体吸附剂表面，与吸附剂表面键合或只是通过比较弱的分子问作用力吸附在表面上 。吸附法是我国饮用水除氟中研究应用较多的一种方法，主要利用吸附剂与F一的吸附作用、离子交换作用或络合作用等将氟离子去除 。操作时将吸附剂埴入填充柱，采用动态吸附方式进行。这种方法操作滴便，除氟效果较为稳定，价格便宜。除氟效果的高低主要受吸附剂种类的制约。总体来讲，现用吸附剂的吸附容量偏低，如斜发沸石对氟离子的吸附容量约为0．O6—0．03mg／g。活性氧化铝的吸附容量不超过2mg／g因此，吸附法中选择合适的吸附剂非常关键。常用吸附材料有稀土元素、活性材料、复合材料、纳米材料、铁铝及其化合物等.

3 展望

综上所述，饮用水除氟方法可谓五花八门，表1所示为不同除氟技术比较。可见不同的除氟技术都有其各自的优缺点。而吸附法作为一种新型的除氟技术，因其繁多的种类和低廉的成本必将成为除氟方法的主要技术。而吸附剂的种类更是数不甚数，但各种技术及吸附剂都有其相应的优缺点，为了解决目前层出不穷的氟污染中毒事件，也为了适合日趋严格的氟饮用水卫生标准，有关这一方面的突破和完善仍有待进一步的研究和探索。中国目前的除氟方法存在的主要题有：简单低效、能耗大、技术要求高、耗资大、废物多等。这些缺陷导致它们的应用受到很大的限制，而吸附法是去除饮用水中氟的最佳方法。所以，笔者认为，寻求一种具有吸附容量大，容易分离，重复利用效果好，能同时去除溶液中的氟离子，且不容

易造成二次污染的新型吸附剂将可能成为以后含氟废水处理技术的热点。

参考文献

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