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    活性氧化鋁吸附除氟性能研究
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    活性氧化鋁吸附除氟性能研究

    2019-08-26      閱讀:
    活性氧化鋁作為常用的除氟吸附劑,有專一的除氟性。選用粒徑為 2—4 mm的活性氧化鋁,通過靜態吸附試驗和動態連續流濾柱試驗,探究了其吸附除氟性能的影響因素。結果表明:活性氧化鋁除氟佳 pH值為5,吸附平衡時間為5h,SO:一對活性氧化鋁的靜態吸附影響較大;濾速或降低濾料填充高度會使除氟效率降低,超標時間和濾柱穿透時間縮短.

    氟的攝人量超標或不足都會對人體健康產生不良的作用,對氟超標的地下水和工業廢水要進行處理,使其符合《生活飲用水衛生標準》要求(小于 1mg/L)或工業廢水排放標準(小于 15 mg/L),方可使用或排放。目前,對超標含氟水的處理方法主要有:沉淀法(包括化學沉淀法和混凝沉淀法)、電絮凝法¨、電滲析法、反法、離子交換法、吸附法 -5等。由于操作簡單和費用較低 ,吸附法被認為是理想、適合分離的技術,常用于低濃度含氟水的處理;钚匝趸X除氟具高、除氟特性專一、簡單易行和操作簡單等點,因而被廣泛應用。筆者選用 2—4mm 的顆;钚匝趸X作為吸附劑,通過靜態吸附試驗和動態連續過濾試驗,對活性氧化鋁的除氟特性及影響因素進行了探究,考察了氧化鋁投加量、吸附時間、原水濃度、原水 pH和共存 陰離子以及填料高度和過濾速度對氟離子吸附效率的影響,旨在為含氟地下水和工業含氟廢水的處理提供理論依據,為實際除氟工藝的設計運行提供技術參考。
     
    1 試驗裝置和方法
    1.1 試驗原水
    采用配水方式,用氟化鈉和去離子水配制濃度為 5mg/L的含氟水 ,采用 NaOH和 HC1調節其 pH值在 6.7±0.2。
     
    1.2 試驗儀器與試劑
     
    主要儀器包括:pHs一25cpH計 ,JC—TS111BD空氣恒溫搖床,YZ1515x泵,自制濾柱。采用離子色譜 (IC,Shimadzu CDD一6A)進行氟離子的檢測。
     
    主要試劑包括:NaC1、HC1、NaOH、NaF、NaNO Na2SO ,均為 AR級別。
     
    1.3 試驗裝置與方案
     
    1.3.1 靜態試驗
     
    采用粒徑為 2~4mm的活性氧化鋁,試驗 時將活性氧化鋁投人裝有一定量試驗原水的 500 mL錐形瓶中,置于恒溫搖床內振蕩。吸附一定時間后取樣,檢測氟離子濃度,并考察各影響因素對活性氧化鋁靜態除氟特性的影響。
     
    1.3.2 動態試驗
     
    向活性氧化鋁濾柱內通入試驗原水,改變濾柱的填充高度和進水濾速,定期檢測出水中的氟離子觀測氟離子超標的時間點。
     
    2 結果與討論
     
    2。1 靜態除氟過程的影響因素
     
    2.1.1 活性氧化鋁投加量
     
    靜態試驗中,在原水氟濃度為 5 mg/L,pH值為6.7,溫度為 25±0.4 c【=,吸附時間為 12h的試驗條件下,考察了活性氧化鋁投加量對除氟特性的影響。當活性氧化鋁投加量為 3,5和 7 g/L時 ,活性氧化鋁對水中氟離子的率分別為 54.9%,61.0%和 73.0%,率隨氧化鋁投加量的增加而升高。投加量增 加到 1O和 15 g/L時 ,率分別為82.4%和 82.7%,上升不明顯,基本保持穩定。

    這是因為此時水中的氟大部分已經被吸附劑吸附,再活性氧化鋁的投加量,吸附劑的利用率下降,對氟離子的率增加緩慢。
     
    2.1.2 pH
     
    當溫度為 25±0.4~C,原水氟濃度為 5mg/L,活性氧化鋁投加量為 5g/L,吸附時間為 12 h時 ,考察了原水 pH對活性氧化鋁除氟效能的影響。對于粒徑為 2~4 mm的活性氧化鋁 ,當 pH為 3,5,7,9和11時,對水中氟離子的率分別為 54.3%,71.08%,60.96%,67.62%和 48.1%?梢钥闯霎 pH值為 5時 ,除氟率佳。
     
    2.1.3 吸附時間
     
    保持原水溫度和氟濃度不變,pH值為 6.7,活性氧化鋁投加量為 5g/L,當吸附時間為 1,2,3,4和5h時,對水中氟離子的率分別為25.18%,35.05%,42.37%,49.23%和 58.27%。隨著吸附時間的延長,對水中氟離子的率。如圖 1 所示,當吸附時間延長到 5h以上 時,除氟率基本維持在58%左右,活性氧化鋁的吸附接近飽和,吸附基本達到平衡。
    活性氧化鋁吸附除氟性能研究
    2.1.4 初始濃度
     
    當溫度為 25±0.4~C,pH值為 6.7,活性氧化鋁投加量為 5 L,吸附時間為 12h時 ,考察了初始氟濃度對活性氧化鋁除氟特性的影響。試驗中,當原水氟濃度為 3,5,7,10和 15mg/L時,對水中氟離子的率分別為 74.02%,60.96%,62.61%,56.9%和 41.63%。在固定的活性氧化鋁投加量下,對氟的量也一定,隨著原水氟濃度的增加,活性氧化鋁對水中氟離子的率降低。
     
    2.1.5 共存離子
     
    當溫度為 25±0.4~C,pH值為 6.7,活性氧化鋁投加量為 5 g/L,向含氟量為 5 mg/L的原水 中分別投加不同濃度的共存陰離子,包括 C1一、NO;、SO一,吸附 12h后 ,對活性氧化鋁除氟效果的影響見圖 2。

    從圖2可以看出,隨著原水中共存陰離子濃度的,活性氧化鋁對水中氟離子的率有不同程度的降低。對 Cl一和 NO;,濃度從 5mg/L增加到20mg/L時,對活性氧化鋁吸附除氟產生的影響不大,氟離子的率幾乎不變。

    活性氧化鋁吸附除氟性能研究
    當原水中SOi一濃度為 0,5,10,15和 20mg/L時,對水中氟一【_1離.s子一、 的燃嫌繁哥 率分別為 67.10%,^ 1.g一、毯艇嫌繁丑
    65.62%,65.365%,458.963%2和 56l.98%O ,去6除率5 下降4  3較大。這是因為硫酸根離子會被活性氧化鋁吸附,從而對氟離子的吸附形成競爭脅迫效應,影響
     
    氟離子的效果。
    2.2 動態除氟過程的影響因素
     
    當原水中氟濃度為 5 mg/L,pH值為 6.7,濾速分別為6和 8.5m/h,濾柱填充高度為 400,600和800mm時,考察連續流動態除氟工藝出水中氟離子的濃度。如圖 3所示 ,在濾速相同的情況下,不同填充高度的濾柱其出水氟濃度變化曲線的形狀相近,隨著出水時間的延長,出水氟離子濃度均相應。

    在不同的填充高度下,穿透時間和出水氟超標時間點隨著填充高度的而延長。 以 1mg/L為標準 ,當濾速為 6 m/h,填充高度為 400,600和 800 mm的濾柱對應 的出水氟超標時間點分別為 2,6和 11h,出現穿透現象 的時間分別為 40,50和 60h。隨著濾柱填充 高度的,氟離子的超標時間和穿透時間延遲。濾速為 8.5 m/h,填充高度為 400,600和 800 mm時,超標時間為 1,4和 7h,穿透時間為 3O,4O和 50h。

    因此,濾速和填充高度對活性氧化鋁濾柱除氟效能有決定性的影響。濾速或減小填充高度,濾柱的除氟效能降低,超標時間、穿透時間均縮短。

    在實際應用中,可合理選擇過濾速度和濾柱的填料高度,并設置相應的反洗時間,以保證處理效果和出水水質。
    活性氧化鋁吸附除氟性能研究
    3 結論
    活性氧化鋁吸附氟離子的佳 pH值為5,吸附平衡時間為 5h。SO:一對其吸附除氟效果影響較大。
    動態連續流試驗中,濾速和活性氧化鋁濾料的填充高度對氟離子的有顯著影響。隨著濾速減小或填充高度,出水氟離子濃度降低,氟超標時間點延長,出水氟穿透時間延長。濾料填充高度為 400,600和 800 mm,當濾 速為 6 m/h時 ,出水氟超標時間點分別為 2,6和 11h,穿透時間點分別為 40,5O和 60 h;濾速為 8.5m/h,出水氟超標時間點分別縮短至 1,4和 7 h,穿透時間點分別為30,40和 50 h。
     
     
     
     
     
     
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