活性氧化鋁怎么用于水處理除氟

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　　活性氧化鋁呈白色或微紅色球狀，不溶于水及有機溶劑，但能溶于強酸、強堿、無臭、無味、無毒。在空氣中有吸濕現(xiàn)象，吸水后不脹、不裂、保持原狀。是一種多孔性高分散度的固體物料，有很大的比表面，其微孔表面具有吸附功能。就分子式Al2O3而言，它似乎是一種簡單的氧化物，但是當(dāng)考慮到空間因素時，卻發(fā)現(xiàn)它是一種形態(tài)變化復(fù)雜的物質(zhì)。到目前為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)χ、η、γ、δ、κ、θ、ρ及α-Al2O3等8種以上的形態(tài)，不僅不同的形態(tài)之間，即使同一形態(tài)其宏觀結(jié)構(gòu)性質(zhì)(密度、孔隙率、孔徑分布、比表面積等)也依其來源而大不相同。關(guān)于活性氧化鋁的吸附性能，粉末活性氧化鋁都是孔體積為300-800mm3/g，表面積為100～300m2/g的γ-A1203，孔徑主要在中孔范圍內(nèi)，在與水溶液接觸時主要被經(jīng)基基團(tuán)覆蓋，弱的有機酸主要通過配合基體交換機制與其結(jié)合。

　　活性氧化鋁的最佳方式是降氟水平低于1ppm。如果最初的氟含量超過15-20ppm的，然而治理前用石灰，以減少氟化物和防止活性氧化鋁的快速飽和，將有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。一些實驗室的研究已有報道。氟可以刪除吸附氧化鋁PPM以下。有些結(jié)果是不定量，不超過其他人都同意的含氟量，或再生的最佳方法等已在德國出版的除氟全面的文獻(xiàn)回顧。一個更近的文章總結(jié)除氟技術(shù)，這包括使用氧化鋁的成本估計數(shù)據(jù)，但它是基于對實驗室規(guī)模的工作。描述一個試點規(guī)模經(jīng)營，使用活性氧化鋁成功運作的報道。雖然一些工廠運營中提到的文獻(xiàn)，大多數(shù)都沒有詳細(xì)描述。有趣的是，要注意的活性氧化鋁的物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)，類型，從來沒有在這些文章中討論的，雖然他們可能有一個顯著影響后，氟或脫砷性能。可能有后，活性氧化鋁性能影響的其他因素是流速，在水中其他離子來對待，對水的pH值，與再生的方法和條件。

　　活性氧化鋁球除氟預(yù)處理： 活性氧化鋁吸附氟的效率吸附在第一周期，除非氧化鋁預(yù)處理。預(yù)處理，其中包括允許稀的硫酸鋁溶液(29克AL2(SO4)3?18每升H2O)，1小時保持與活性氧化鋁相反被發(fā)現(xiàn)是特別令人滿意。這個預(yù)處理是非常重要的，如果氧化鋁被用于上一次通過的基礎(chǔ)上，或表現(xiàn)良好的第一周期是必要的。在一個循環(huán)再生程序后，將啟動后續(xù)吸附周期的表面。

　　活性氧化鋁球可與家用除氟缸配套使用，是家庭中理想的飲水除氟裝置。本除氟濾料也可與自來水廠除氟裝置或工業(yè)用除氟裝置配套使用。家用除氟裝置除氟濾料的活化：配置硫酸鋁溶液(3升水、0.3kg固體硫酸鋁)，將氧化鋁除氟濾料放入上述溶液中，浸泡5-10小時棄去浸液(浸泡時要適當(dāng)攪拌)，而后再用清水洗滌3-5次，每次用水2升左右，或者用調(diào)PH法再生，PH值控制在7.5。活性氧化鋁除氟濾料可連續(xù)使用6-8年，當(dāng)表面出現(xiàn)黃褐色時候，除氟效果明顯降低，此系水中雜質(zhì)污染所致，因此最好每半年用3%稀鹽酸處理一次，其操作方法與再生方法相同。

　　每立方活性氧化鋁球的除氟量： 試驗結(jié)果表明, 300mL氟化物質(zhì)量濃度為1.75 mg/L的原水樣，投加6g 活性氧化鋁時，氟化物質(zhì)量濃度降到1.0 mg/L 以下，且其它各項水質(zhì)指標(biāo)也均達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)。活性氧化鋁在酸性條件下，溫度低于26℃, 反應(yīng)20min時除氟效果最佳。 處理后的活性氧化鋁可利用明礬、鹽酸、硫酸鋁作為再生試劑進(jìn)行再生處理。類似于陰離子交換樹脂，但對氟離子的選擇性比陰離子樹脂大，活性氧化鋁吸附脫氟效果好，容量穩(wěn)定，每立方米活性氧化鋁除氟6400克，本產(chǎn)品具有強度高，磨損低、水浸不變軟、不膨脹、不粉化、不破裂。

　　再生方法對活性氧化鋁球除氟性能的影響,將再生活性氧化鋁除氟劑A樣和B樣進(jìn)行絕對飽和吸附量測試，再生活性氧化鋁除氟劑具有更高的絕對飽和吸附量,表明再生態(tài)確實比初始具有更高的除氟活性.再生B樣除氟劑的絕對飽和吸附量數(shù)值甚至比再生A樣除氟劑大,表示再生技術(shù)有利于活性氧化鋁表面及較深的表層內(nèi)孔的活化,提高深層內(nèi)孔的除氟能力,呈現(xiàn)出深層比表層具有更高的吸附量.但也必須看到,絕對飽和吸附量是一項熱力 學(xué)指 標(biāo),它與 吸附過程的速率、時間等動力學(xué)指標(biāo)意義不一樣,僅反映除氟劑的最大理想吸附量,可作為吸附劑性能比較等參考.在 實際運用過程中,更多地要用到相對飽和吸附量。

　　同樣將再生活性氧化鋁球除氟劑A樣和B樣的相對飽和吸附量進(jìn)行了測試，盡管再生B樣除氟劑的絕對飽和吸附量比再生A樣除氟劑大,但由于A樣具有更高的比表面,吸附速率等動力學(xué)指標(biāo)更加合理,呈現(xiàn)出再生A樣除氟劑的相對飽和吸附量比再生B樣除氟劑大。吸附速率和相對飽和吸附量的測試結(jié)果顯示,采用小粒徑除氟劑有利于改善其動力學(xué)指標(biāo),提高 除氟速率和相對飽和吸附量,使設(shè)備的除氟效率得到最佳提升,并可延長除氟劑的使用壽命.當(dāng)然,除氟劑的顆粒直徑不能無限制減小,因為在減小除氟劑的顆粒直徑的同時,也增加了原水流動的阻力,當(dāng)原水流動所需壓力超過自來水的終端壓力時,除氟設(shè)備需要增加額外動力完成加壓,使設(shè)備復(fù)雜化。

　　力學(xué)和動力學(xué)等指標(biāo)上均有良好的性能改善,為活性氧化鋁除氟劑的實用化奠定了良好基礎(chǔ)。活性氧化鋁除氟劑的再生性能優(yōu)異,可反復(fù)使用,既進(jìn)一步降低了除氟成本,又減少了設(shè)備的維護(hù),使用更加方便，活性氧化鋁除氟劑適用小型分散式除氟設(shè)備, 特別針對自來水終端用戶,設(shè)備無需外加動力,使用更加方便。活性氧化鋁仍然是一項首選的實用型除氟劑,不僅具有資源廣泛,價格低廉,而且除氟能力適宜, 特別在重要動力學(xué)指標(biāo)上完全具備實用化的需求,已形成開發(fā)和應(yīng)用態(tài)勢.

　　碳酸氫鹽對活性氧化鋁球除氟的影響：碳酸氫鈉在500ppm水平減少75%至80%的活性氧化鋁氟吸附能力。在實踐中，碳酸氫鹽存在于不同的層次，在原水流。不同的碳酸氫鹽水平的相對影響。曲線顯示氟化物去除10ppm的飼料氟化鈉加50，100，200和522ppm的碳酸氫鹽的解決方案。氟總是在所有情況下降低到小于0.2PPM，但總的活性氧化鋁的吸附能力大大降低。50ppm的碳酸氫鹽，容量甚至只有0.75%，這是大約一半相同的解決方案，沒有任何碳酸氫鈉。更高水平的碳酸氫鈉繼續(xù)壓低的吸附能力，但增量影響較小。上述數(shù)據(jù)表明，特別考慮，必須考慮到系統(tǒng)設(shè)計中存在的碳酸氫除氟。無論是碳酸氫鈉有先被刪除，或系統(tǒng)的設(shè)計要低得多氟能力。也就此問題進(jìn)行進(jìn)一步討論在再生段。

　　流速對活性氧化鋁除氟的影響：對于床的設(shè)計目的，最重要的關(guān)系之間的效率和流量。到目前為止提出的數(shù)據(jù)進(jìn)行測量流速在每小時6床體積，這是緩慢的，足以使充分利用產(chǎn)床。從幾個高流速的中性溶液20ppm的氟化物去除效率。在每小時12床體積，仍然取得了活性氧化鋁除氟0.2 ppm的容量為每小時6床體積類似。在每小時16.4床體積，一些效率損失;在含氟污水的范圍從0.5到0.8ppm和1.0ppm氟突破的氧化鋁產(chǎn)能是1.3%。在每小時24床體積范圍在1.0到1.5ppm的氟含量下降，氧化鋁產(chǎn)能是1.5ppm的氟含量在1.0%左右。這些流量數(shù)據(jù)為14×28目氧化鋁。有人指出，如果流量是幾個小時，隨后的突破，然后再次重新啟動，停止，發(fā)生除氟改善。 這種現(xiàn)象也被文獻(xiàn)報道，表明擴(kuò)散速率的限制。 因此，流量效率是由顆粒大小的影響。活性氧化鋁粒徑越小，較高的流量可以使用，但必須針對更高的壓降，導(dǎo)致規(guī)模較小的材料平衡。

　　活性氧化鋁除氟反應(yīng)化學(xué)式：氟過濾一般采用吸附容量大且化學(xué)穩(wěn)定性好的活性氧化鋁為交換吸附劑。活性氧化鋁是白色顆粒狀多空吸附劑，有較大的比表面積。當(dāng) PH 小于 9.5 時活性氧化鋁與氟離子發(fā)生交換吸附，使水中的氟離子吸附在氧化鋁的表面從而達(dá)到除氟的效果。活性氧化鋁使用前可用硫酸鋁溶液活化，使之轉(zhuǎn)化為硫酸鹽型增加了吸附容量。

　　反應(yīng)如下：

　　(Al 2 O 3 ) n? H 2 O+SO42- + H 2 O → (Al 2 O 3 ) n? H 2 SO 4 +2OH -

　　除氟時反應(yīng)如下：

　　(Al 2 O 3 ) n ? H 2 SO4 + 2F- → (Al 2 O 3 ) n ? 2HF+SO 4 2-

　　活性氧化鋁失去除氟能力后，可用 1 %- 2 %濃度的硫酸鋁溶液再生：

　　(Al 2 O 3 ) n ? 2HF+SO42- → (Al 2 O 3) n ? H 2 SO 4 + 2F