飲用水凈化節水措施PAC 除氟方法效果探究

朱金芝

（南京科泓環保技術有限責任公司 江蘇南京 210019）

在我國地下水氟超標造成的氟中毒事件頻發，如何在給水處理環節增加氟化物的去除效率，優化水處理技術，一直是提高飲用水水質關注的焦點。

1 飲用水源氟污染現狀

目前，在我國西北、東北的大部分地區仍將地下水作為主要的飲用水水源.一些偏遠的山區，地下水氟含量很高，超過了飲用水衛生標準，長期飲用危害人體健康。據調查顯示，在我國仍有7700萬人在飲用含氟量嚴重超標的地下水，主要分布在上述地區的偏遠農村。這些因氟超標造成的地方性氟中毒事件已經嚴重威脅群眾的身體健康[1]。

2 氟污染危害標準

2.1 氟污染

氟分布廣泛，以化合物存在自然界，氟化物廣泛分布在在水環境、大氣環境、土壤環境及巖石中。隨著我國經濟社會的快速發展，尤其是電解鋁工業、煤化工、鐵礦開采與冶煉及化學肥料生產等生產活動都會對環境造成不同程度的氟污染。對環境氟污染最嚴重的工業活動是氫氟酸化工生產，生產氫氟酸的化工廠排放含氟的廢水濃度較高，可達800mg/L以上。

2.2 氟危害

氟是人體必需的元素，主要分布在骨骼和牙齒中，適量攝取飲用水中的氟元素可以提高骨質健康。如長期飲用濃度超過1.0 mg/L的高氟水則導致人體患有氟斑牙、氟骨病等慢性疾病。除此之外，氟化物攝入過多還會抑制人體中酶蛋白的催化作用，使血液中鈣含量下降，凝血功能降低。

2.3 飲用水含氟標準

飲用水含氟標準中，國際標準為1.5mg/L，歐盟的標準0.7-1.7 mg/L，我國現行標準是1986年修改的1.0mg/L，至今，仍然沿用這一標準。我國標準適中，采用這一標準可以充分保障群眾的飲水安全。

3 節能除氟方法

飲用水除氟常用的有吸附、混凝沉淀、膜分離、電凝聚、離子交換等方法。其中混凝沉淀法的易操作管理，工藝流程簡單，攪拌、混凝和沉淀工藝相對曝氣、電絮凝等方法更節能，而且無二次污染，是一種較理想的方法。本文中主要通過實驗論證聚合氯化鋁（PAC）除氟效果[2]。

4 實驗部分

4.1 模擬水樣

用去離子水和KF配制質量濃度為3mg/L氟化鉀溶液，模擬地下水源水樣，調節溶液pH值，使用NaOH溶液或HCl溶液調節水樣的pH至需要值。

4.2 實驗方法

將配制好的模擬水樣置于6個錐形瓶中。設定六聯攪拌機轉速，采用快中慢攪拌程序依次攪拌，在開啟攪拌機的同時向模擬水樣中投加聚合氯化鋁，并用HCl溶液和NaOH容液調節pH至中性。反應停止后經靜置、沉降、過濾后，得到濾液，最后測定濾液中剩余氟化物的質量濃度。

4.3 氟離子濃度測定

測定樣品中氟離子質量濃度的方法是按照《生活飲用水標準檢驗方法無機非金屬指標》GB/T5750.5-2006中的離子選擇電極法，其質量濃度的計算式如式1所示[3]。

式中ρ——水樣中氟化物(以計)的質量濃度(mg·L)；

ρ1、V1——標準儲備溶液的質量濃度(mg·L-1)、體積(mL)；

V2——水樣體積(mL)；

K——測定水樣的溫度t時的斜率，其值為0.1985×273.15+t。

4.4 實驗結果

4.4.1 PAC投加量

表1 PAC 投加量對氟去除率影響

在24.4℃，pH為7，氟濃度3.21mg/L的實驗條件下，實驗數據見表1。從表1中可以看出當PAC混凝劑投加量增大時，氟去除率也隨著增加，殘留氟濃度降低。PAC投加量越大，除氟率越高，繼續增大投加量時不會有氟濃度回升現象。原因是PAC與傳統混凝劑Al2（SO4）3不同，PAC水解時不會產生較多的H+，pH就不會受到較大影響，因此除氟率不會降低。

4.4.2 pH值

表2 pH 值對PAC 除氟的影響

在水溫24.3℃，氟濃度3.21mg/L，PAC投加量20mg/L的條件下，實驗結果見表2。從表中數據得出，pH為6.7時氟去除率最大，原因是鋁鹽水解產生Al(OH)2+、Al(OH)2+等聚羥絡離子和Al(OH)3絮體，離子對F-進行中和，Al(OH)3絮體通過對氟吸附、卷掃將其除去，而pH為6.7時絮體量最多，去除率最大。

5 結語

PAC混凝法適合飲用水源水中氟離子濃度較低時使用，當水中氟的初始濃度較高的時候，從實際運營成本考慮會帶來額外的經濟負擔。

[1]王根緒,程國棟.西北干旱區水中氟的分布規律及環境特征.地理科學,2000,(2):153-159.

[2]韓建勛,賀愛國.含氟廢水處理方法.有機氟工業.2004,(3):27-36.

[3]袁西鑫.強化混凝去除飲用水源水中氟的研究.暨南大學,2013.4