氟污染的危害及含氟廢水處理技術探討

楊文龍

【摘 要】氟是人體與植物中不可缺少的微量元素，但如果攝入過多的氟會對人體與植物都造成極大的傷害。為避免氟含量過高的氟污染，需要采用適當的處理方式。本文主要從對植物、對人體的影響兩個方面介紹了氟污染的危害，再分別介紹了沉淀法、吸附法、反滲透法等幾種主要的含有氟的廢水處理技術，并各自分析了這幾種處理方法的優缺點。

【關鍵詞】氟污染 含氟廢水 處理技術

一方面氟是人體不可缺少的一種微量元素，人體內氟含量過多或過少都會影響人體的健康。另一方面，長期攝入過多的氟會使人體患上氟斑牙或氟骨癥等慢性疾病，甚至會對人的神經造成影響。因此，研究含有氟廢水的處理問題對人體健康具有極為重要的意義。

1氟污染的危害

1.1氟污染對植物的危害

氟是植物組織的必要元素，但是植物過多的吸收氟也會對植物本身產生一定的毒害反應。植物主要從土壤中吸收氟，氟也是通過土壤進入到植物中，從植物進入到動物，從動物再進入到人體中，這一過程中氟不斷的遷徙與富集，會造成一系列的環境污染與健康危害等問題。土壤中的氟污染對植物主要是慢性的危害，通過不斷的吸收積累最終導致植物生理障礙。

1.2氟污染對人的危害

氟是人體不可缺少的微量元素，是構成骨骼與牙齒的成分之一，在形成骨組織與牙釉質的過程中起到重要作用，氟含量過多或過少都會影響人的身體健康。

一方面，氟含量過低時，人體的牙釉質容易被腐蝕，形成空洞，空洞內容易產生嗜酸細菌，這種細菌又會對牙齒進行破壞。此外，氟含量過低還會對人體的骨骼產生影響。當外環境的氟含量過低時，人體需氟器官的代謝會發生紊亂，使骨骼產生病變。長期氟含量過低時還會抑制骨基質與骨鹽的產生，導致人體骨骼的營養不良，骨骼過早停止生長，骨關節變粗，肌肉萎縮等。

一方面，氟含量過高也會對人體的牙齒與骨骼產生影響。若是人體長期攝入的氟含量過高，其牙齒會變黑，牙板變黃，牙面變粗糙，也就是氟斑牙。當攝入的氟含量過高時，人體的骨骼也會產生病變，過量的氟會影響人體骨細胞的功能、骨骼的形狀、結構與強扶。導致人體骨質酥松、骨骼發生變形，導致癱瘓、腰背疼痛，喪失勞動能力。

2含有氟的廢水處理技術

由于含有氟的廢水中成分較為復雜、多樣，因此其處理技術也有很多種。目前最常見的技術有吸附法、沉淀法、反滲透法，此外還有電凝聚法、離子交換法等。

2.1沉淀法

2.1.1化學沉淀法

化學沉淀法的反應機理是將適當的化學品投入到含有氟的廢水中，使其與氟反應生成氟化物，然后使其沉淀或過濾等方法將氟化物沉淀與廢水分離，實現除氯技術。應用最廣泛的是石灰石沉淀。

化學沉淀法較為簡單，成本費用比較低，但由于其在反應過程中產生廢渣，會造成二次污染問題，其處理效果也很難達到國家要求的一級標準，而且沉淀過程較為緩慢，不適合連續的排放。因此該方法一般只用于預處理階段，要使水中氟含量達到飲用水標準，還需要進一步處理。

2.1.2混凝沉降法

混凝沉降的反應機理是使用適當的混凝劑，使水中的氟離子與鋁離子、鐵離子、鎂離子等發生化學反應，產生絡合物沉淀從而除去水中的氟。常用的混凝劑有無機混凝劑（明礬、聚鋁）和有機混凝劑（天然高分子化合物、聚丙烯酰胺等）。

在實際應用時，常將石灰和明礬一起投入水中進行除氟。其化學原理為：首先加入石灰使大部分的氟與其反應形成沉淀，再加入明礬與水中剩余的氟發生凝聚反應。兩者共同使用，可以較好的除去水中的氟粒子。特別是當水為弱酸性時，其除氟效率最好。這種除氟方法被廣泛的應用與印度農村地區井水的除氟中。石灰與氟的化學反應方程式為：

其中，明礬的最佳除氟投入值為100-400mg/L之間，根據廢水中氟的濃度不同略有改變。經實驗研究，當廢水的pH值在5.5-7.5之間時，用此方法除氟的效率最高，低中濃度的含氟廢水經此方法除氟后，水中殘余氟的濃度可降至10mg/L以下，而中高濃度的含氟廢水經此方法除氟后，，水中殘余氟的濃度可降至15mg/L以下。

2.2吸附法

吸附法的反應機理是在廢水中安裝含有吸附劑的設備用以吸收水中的氟離子。反應過程中，水中的氟離子與吸附劑力的離子發生交換，氟離子留在吸附劑上，其它離子進入水中。這種方法是基于接觸的表面反應，只適用于氟濃度較低的廢水中，或者是經預處理后氟的含量降到15-30mg/L的廢水二次處理。有研究表明，蒙脫石在酸性條件下的除氟效果較好，特別是在pH值為2時，其除氟效率可以達到96%及以上。還有人對粉煤灰處理含氯廢水做了研究，經實驗發現，粉煤灰與生石灰結合使用，可以使含有氟20-100mg/L的廢水除氟至10mg/L以下。

吸附法在含有氟的廢水二次處理過程中具有較好的效果，但是由于吸附劑設備的損耗，可吸附的量較低、床層再生較為復雜、再生液處理困難等諸多問題導致其實用性較小。

2.3反滲透法

反滲透法是這幾年新發展起來的一種處理含氟廢水的技術，屬于膜分離方法的一種。這種方法是基于反滲透膜會選擇性的只透過溶劑（溶劑通常是水）而截流廢水中其它的離子物質的特性，克服溶劑的滲透壓力，以反滲透膜兩側的壓力差作為推動力，使溶劑通過反滲透從而實現對含氟廢水進行分離。從本質上來講，這種方法并沒有定向的選擇性，只是在除鹽的過程中將其它離子如氟離子一起去除。

根據實驗研究，較高濃度的含氟廢水通過反滲透法除氟時，其除氟效率隨著含氟廢水中氟離子的濃度的增加而降低。當含氟廢水中氟離子的濃度大于7000mg/L時，氟的去除率僅為50%。兩種滲透膜下的除氟效率與氟離子的含量關系圖如圖1所示。

2.4其它方法

除了化學沉淀、吸附法、滲透法等主要的方法外，目前還有一些其它較為有效的除氟方法。比如電滲析法、電凝聚法、離子交換法等，針對一些特殊的廢水，應用這些新型方法可以起到更好的效果。但是由于這些新的處理方法通常工藝較為復雜，且成本較高，目前還只適用于一些特殊的廢水處理中。

3結語

氟是人體與植物必不可少的微量元素之一，其含量過高或過低都會對人體及植物產生危害。為避免氟含量過高的氟污染，需要采用適當的處理方式。目前對含有氟的廢水處理方法較多，其中沉淀法是應用最廣泛的一種，工藝操作較為簡單，成本費用比較低，但由于其在反應過程中產生廢渣，會造成二次污染問題；吸附法對含氟的各類廢水均可以進行處理，且吸附材料費用較低，如果可以提高吸附劑可以吸附的氟量，并解決好吸附劑的床層再生問題，會具有較好的發展前景。

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