水中氟的去除的研究現狀及發展前景

【摘要】本文介紹了飲用水中氟的含量過多對人體造成的危害，近兩年來國內外去氟工藝的發展現狀，介紹了各種去氟工藝的原理，比較了其優缺點及適用條件。詳細地介紹近幾年來的新發現的氟吸附劑。對以后發現新的飲用水的去氟工藝進行了展望。

【關鍵詞】氟離子；吸附法；電去離子法

1、含氟水的來源及危害

氟是人體中必需的微量元素，適宜地攝取氟離子可以有效地預防齟齒。飲用水是人類獲取氟的主要方式。我國水中飲用水中氟的來源主要有兩種，一是工業生產中的含氟廢水，含氟廢渣，含氟廢氣的排放導致部分地區的飲用水氟含量超標；二是高氟地下水。目前我國約有3.3億人飲用高氟水，解決飲用水中氟含量高的問題十分必要。飲用型高氟水的解決方法有：一是更換水源，二是找到合適的去氟工藝，在原水的基礎上降低水中氟的含量。我們一般采用的是通過物理化學的方法降低水中的氟的含量。

2、目前去除氟的方法

2.1 吸附法，

吸附法是普遍采用的方法，具有易于操作，成本低和有效的特點，且具有可再生的優點。與其他方法相比，吸附技術是首選。在處理含氟水的過程中，具有良好的結構，吸附能力高，易于分離的吸附劑是非常可取的。

劉成等人研究出粉狀和球狀羥基磷灰石能夠通過吸附作用去除水中的氟離子，對徐州當地的地下水中的氟離子的去除容量分別為15.3mg/g和6.8mg/g，且去除效果穩定。

Chen， GJ 發現使用炭化氫氧化鋁涂層蘑菇渣吸附也可以有效地去除飲用水中的氟離子。其中在PH為6～10的情況下，氟濃度可由10mg/L降低到1mg/L。使用改性的蘑菇栽培廢水，采用田口實驗設計交替使用電凝實驗，可以有效哦的去除飲用水中的氟離子。

銳鈦礦型二氧化鈦是采用低溫一步水解法合成的，能夠快速地吸附氟離子，在PH為3.8的情況下可優先吸附，由朗格繆爾方程計算過的最大吸附量為32.15mg/g.

有學者成功制備一種采用鑭和鋁改性的天然粘土。改性粘土的吸附容量為1.3033mg/g粘土可以由KAl（SO4）212h2o再生。改性粘土對氟離子去除性能的研究。在連續流動的固定床列實驗正在進行中，這對缺水地區的地下水的去除很有意義。

2.2 沉淀法

沉淀法分為化學沉淀法和混凝沉淀法。化學沉淀法，通過往廢水中投加石灰和高濃度鈣鹽從而去除高氟水中的氟離子，是最常用的工業除氟方法。混凝沉淀法，向廢水中加入混凝劑，在水中形成帶正電的離子，吸附水中的帶負電的離子，形成絮狀物最終沉淀。具有藥劑投加量小，處理水量大，成本低等優點。但原水水質對處理效果影響較大，容易在水中引入新的雜質離子。用于處理氟離子濃度低的廢水。

2.3 電凝聚法

電凝聚法是在電解鋁的過程中通過生成的羥基鋁絡合物和凝膠的絡合凝結作用來去除水中的氟離子。Ghanizadeh， G利用田口正交實驗設計交直流電絮凝去除水中的氟，發現直流比交流效果好，在反應60分鐘后，中性比酸性和堿性的去除效果更好。

2.4 反滲透法

反滲透法是利用能透過水分子而不能透過氟離子的半透膜來去除水中的氟離子的方法，但是膜的費用較高。氟去除率能達到90%以上，并且能同時去除水中其他無機污染物。反滲透膜除氟是一種物理過濾過程，沒有副產物的產生，故不會引起原水某些離子含量過高，造成飲水安全隱患。反滲透膜分離法分離裝置簡單，操作容易且易控制，便于維修且分離效率高，但是反滲透膜的費用較高，處理的水要進行預處理才可以進入反滲透裝置中處理。

2.5 離子交換法

離子交換法，利用離子交換樹脂去除水中的氟離子，除氟率可以達到90%以上。但是會引入新的雜質，故不能去除飲用水中的氟離子。其中最常用的就是活性氧化鋁法，對氟離子有較好的選擇性，其表面積大且吸附效果好，但是其交換劑再生頻繁，成本高。

2.6 電滲析法

電滲析法是在半透膜的兩邊施加直流電場，促使帶負電的氟離子和帶正電的離子通過離子交換膜分別流向陽極與陰極，從而去除水中的氟離子。電滲析法可以去除水中的大多數離子，去除效率高，能達到90%以上，但是其對原水的水質要求較高，設備費用，及維修費用較高。

3、飲用水中氟的去除方法比較和發展前景展望

傳統的用于處理低濃度含氟飲用水的混凝沉淀法和處理高濃度廢水的化學沉淀法，在處理含高氟水時會引入新的鋁離子，不適合用于處理飲用水。反滲透法，電滲析等雖然操作簡單，無須引入新的雜質。但是對于水質的要求較高，其維修費用，膜的費用即成本費用較高，但因其對環境無害，筆者認為可以是以后研究的方向。

參考文獻：

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[2]Chen， GJ （Chen， Gui-jie）[ 1 ] ；]DESALINATION AND WATER TREATMENT卷頁： 12385-12395DOI： 10.1080/19443994.2015.1049959出版年： JUN 2 2016

[3]Zhang， SY （Zhang， Shengyu）；Removal of fluoride ion from groundwater by adsorption on lanthanum and aluminum loaded clay adsorbent；ENVIRONMENTAL EARTH SCIENCES

[4]Ghanizadeh， GDESALINATION AND WATER TREATMENT： 57 期： 27頁

基金項目：江西省教育廳科學技術研究項目GJJ13076