改性天然沸石的除氟性能研究

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1、生态环境学报2009,18(5):1727-1731http://www.jeesci.comEcologyandEnvironmentalSciencesE-mail:editor@jeesci.com改性天然沸石的除氟性能研究121凌铃，黄肖容，隋贤栋1.华南理工大学机械与汽车工程学院；2.华南理工大学化学工程学院，广东广州510640摘要：高效除氟材料的应用能降低饮用水中的氟质量浓度。采用静态吸附实验，比较了天然沸石和实验室制得的氢氧化铝、硫酸铝、聚合硫酸铁(PFS)改性天然沸石的除氟性能。结果表明，PFS改性的天然沸石具有良好的除氟效果，

2、静态除氟容量-1可达25mg·g。通过动态吸附试验，进一步探讨了饮用水的氟质量浓度、流速、停留时间、床层高度等因素对PFS改性天然沸石除氟性能的影响。研究发现，原水氟质量浓度越低，最佳除氟停留时间越短，PFS改性天然沸石滤柱床层高度越小。-1-1当停留时间为68s，滤柱床层高度为47mm时，含氟为5.8mg·L的模拟水样经吸附滤柱后，其氟质量浓度降到0.95mg·L，-1-1低于国家生活饮用水标准的上限值1mg·L。当含氟为4.14mg·L时，停留时间缩短为58s，最小床层高度为40mm；含氟-1为2.5mg·L时，停留时间为47s，最小床层高度

3、为32mm，出水即可符合国家生活饮用水标准。因此，可根据不同高氟水地区的氟质量浓度来确定停留时间和床层高度，从而确定材料的适宜用量和流量。关键词：饮用水；除氟；天然沸石；改性天然沸石中图分类号：X131.2文献标识码：A文章编号：1674-5906（2009）05-1727-05地方性氟中毒是世界上普遍存在的地方病之能力，但除氟容量低，并且仍然存在铝超标的危险。[14]一，长期饮用高氟水，轻者使牙齿产生斑釉，形成赵良元等报道了用饱和氯化钠改型斜发沸石后3+氟斑牙，重者会影响骨骼发育，导致氟骨病，使人采用动态浸渍的方法负载Fe，改性后虽然使沸石[1

4、-2]丧失劳动能力，因此，国家规定生活饮用水中氟的除氟容量有所提高，但效果不明显，而且用于动-1[3]质量浓度不得超过1mg·L，超过标准则需进行态除氟时，需要较长的接触时间，流量小，不利于除氟处理。目前，国内外常见的除氟方法主要有混家庭饮水除氟的实际应用。因此，寻找适宜的吸附[4-10]凝法、吸附法、膜过滤法和离子交换法等。这剂，解决农村高氟饮水问题，仍是急需解决的问题。些方法各有其优缺点，铝盐混凝法是常见的除氟方笔者研究了实验室自制的氢氧化铝、硫酸铝、聚合法之一，操作简单，成本较低，易推广实施，但氟硫酸铁改性天然沸石的除氟性能，进行了静态和动

5、去除率低，投药量大，不能再生，生成的污泥易造态试验，分析了其影响因素。成二次污染；反渗透法除氟效果好，但耗电量大，1实验部分设备昂贵，操作复杂，去除成本高；离子交换法除1.1材料和试剂氟效果良好，但具有选择性，当水中存在其他阴离天然沸石，氢氧化铝、硫酸铝、聚合硫酸铁分[11]子时，氟离子不具有竞争性；吸附法除氟性能良别改性处理的天然沸石（粒径0.5~1mm），氟化钠好，易实现再生，不易受其他离子干扰，其中活性（分析纯），HACH444-49SPADNS试剂。氧化铝吸附除氟应用最广泛、技术最成熟，但由于1.2主要仪器材料价格较高，且铝的溶入与残留会

6、导致饮用水中哈希DR/2800型便携式分光光度计，HY-5型铝超标，因此现有的成果还不能满足实际的需要；回旋式振荡器，恒温水槽。骨炭作为除氟剂也较为普遍，但由于除氟速率慢，1.3氟质量浓度的测定[15]机械强度低，出水口感较差，限制了该方法的推广。原水和出水氟离子质量浓度用锆比色法测天然沸石比表面积大，价格低廉、无害且原材料易定，该法通过氟化物与试剂中红色锆染色溶液反应得，被广泛用于水处理的研究中。但由于天然沸石形成无色复合物，按照与氟化物质量浓度成比例的含有较多杂质和水分，除氟能力并不强。可通过天量对红色进行漂白，采用分光光度计的原理，读出-1

7、然沸石的离子交换和吸附特性对其进行活化改性水中氟离子的质量浓度，单位是mg·L,测量范围[12-13]-1处理，调整其孔道结构，使其活性表面增强，0.02~2mg·L。按公式(1)计算样品的除氟容量。具有较高的吸附能力和净化效果。现有报道的活化样品的除氟容量的计算：剂主要是铝盐和铁盐，刘雪等采用硫酸铝对天然沸w=V(ρ1-ρ2)/m（1）-1石进行改性处理，可提高天然沸石对氟离子的去除式中：w为样品的除氟容量，单位：mg·g；V作者简介：凌铃（1986年生），女，硕士研究生，主要从事水深度净化研究。E-mail：fengling.321@163.

8、com收稿日期：2009-07-281728生态环境学报第18卷第5期（2009年9月）为含氟原水体积，单位：L；ρ1为原水氟质量浓度，