饮用水净化节水措施PAC 除氟方法效果探究

2014-03-22朱金芝

资源节约与环保 2014年10期

朱金芝

（南京科泓环保技术有限责任公司江苏南京 210019）

在我国地下水氟超标造成的氟中毒事件频发，如何在给水处理环节增加氟化物的去除效率，优化水处理技术，一直是提高饮用水水质关注的焦点。

1 饮用水源氟污染现状

目前，在我国西北、东北的大部分地区仍将地下水作为主要的饮用水水源.一些偏远的山区，地下水氟含量很高，超过了饮用水卫生标准，长期饮用危害人体健康。据调查显示，在我国仍有7700万人在饮用含氟量严重超标的地下水，主要分布在上述地区的偏远农村。这些因氟超标造成的地方性氟中毒事件已经严重威胁群众的身体健康[1]。

2 氟污染危害标准

2.1 氟污染

氟分布广泛，以化合物存在自然界，氟化物广泛分布在在水环境、大气环境、土壤环境及岩石中。随着我国经济社会的快速发展，尤其是电解铝工业、煤化工、铁矿开采与冶炼及化学肥料生产等生产活动都会对环境造成不同程度的氟污染。对环境氟污染最严重的工业活动是氢氟酸化工生产，生产氢氟酸的化工厂排放含氟的废水浓度较高，可达800mg/L以上。

2.2 氟危害

氟是人体必需的元素，主要分布在骨骼和牙齿中，适量摄取饮用水中的氟元素可以提高骨质健康。如长期饮用浓度超过1.0 mg/L的高氟水则导致人体患有氟斑牙、氟骨病等慢性疾病。除此之外，氟化物摄入过多还会抑制人体中酶蛋白的催化作用，使血液中钙含量下降，凝血功能降低。

2.3 饮用水含氟标准

饮用水含氟标准中，国际标准为1.5mg/L，欧盟的标准0.7-1.7 mg/L，我国现行标准是1986年修改的1.0mg/L，至今，仍然沿用这一标准。我国标准适中，采用这一标准可以充分保障群众的饮水安全。

3 节能除氟方法

饮用水除氟常用的有吸附、混凝沉淀、膜分离、电凝聚、离子交换等方法。其中混凝沉淀法的易操作管理，工艺流程简单，搅拌、混凝和沉淀工艺相对曝气、电絮凝等方法更节能，而且无二次污染，是一种较理想的方法。本文中主要通过实验论证聚合氯化铝（PAC）除氟效果[2]。

4 实验部分

4.1 模拟水样

用去离子水和KF配制质量浓度为3mg/L氟化钾溶液，模拟地下水源水样，调节溶液pH值，使用NaOH溶液或HCl溶液调节水样的pH至需要值。

4.2 实验方法

将配制好的模拟水样置于6个锥形瓶中。设定六联搅拌机转速，采用快中慢搅拌程序依次搅拌，在开启搅拌机的同时向模拟水样中投加聚合氯化铝，并用HCl溶液和NaOH容液调节pH至中性。反应停止后经静置、沉降、过滤后，得到滤液，最后测定滤液中剩余氟化物的质量浓度。

4.3 氟离子浓度测定

测定样品中氟离子质量浓度的方法是按照《生活饮用水标准检验方法无机非金属指标》GB/T5750.5-2006中的离子选择电极法，其质量浓度的计算式如式1所示[3]。

式中ρ——水样中氟化物(以计)的质量浓度(mg·L)；

ρ1、V1——标准储备溶液的质量浓度(mg·L-1)、体积(mL)；

V2——水样体积(mL)；

K——测定水样的温度t时的斜率，其值为0.1985×273.15+t。

4.4 实验结果

4.4.1 PAC投加量

表1 PAC 投加量对氟去除率影响

在24.4℃，pH为7，氟浓度3.21mg/L的实验条件下，实验数据见表1。从表1中可以看出当PAC混凝剂投加量增大时，氟去除率也随着增加，残留氟浓度降低。PAC投加量越大，除氟率越高，继续增大投加量时不会有氟浓度回升现象。原因是PAC与传统混凝剂Al2（SO4）3不同，PAC水解时不会产生较多的H+，pH就不会受到较大影响，因此除氟率不会降低。

4.4.2 pH值

表2 pH 值对PAC 除氟的影响

在水温24.3℃，氟浓度3.21mg/L，PAC投加量20mg/L的条件下，实验结果见表2。从表中数据得出，pH为6.7时氟去除率最大，原因是铝盐水解产生Al(OH)2+、Al(OH)2+等聚羟络离子和Al(OH)3絮体，离子对F-进行中和，Al(OH)3絮体通过对氟吸附、卷扫将其除去，而pH为6.7时絮体量最多，去除率最大。