除氟设备

一、概述

地下水除氟设备，为了平衡多功能除氟滤料结构中的电荷而进入多功能除氟滤料晶体结构的碱金属或碱土金属离子，可以被其它的离子所置换。作为多功能除氟滤料主要成分之一的氧化铝，其水解与铝盐相似，铝盐水解和铝胶体带正电的性质，对吸附电负性的氟离子提供了理论依据。多功能除氟滤料经特定的高温改性及化学活化后，对氟离子有高选择交换性能。吸氟后的多功能除氟滤料可用解吸剂再生，反复使用。

二、工作原理

我国饮用水除氟方法中，应用最多的是吸附过滤法，作为滤料的吸附剂主要是活性氧化铝。

活性氧化铝是白色颗粒状多孔吸附剂，有较大的比表面积，是除氟比较经济有效的方法。活性氧化铝是两性物质，等电点约在9.5，当水的pH值小于9.5时可吸附阴离子，大于9.5时去除阳离子。

因此，在酸性溶液中活性氧化铝为阴离子交换剂，对氟有极大的选择性。

1.活性氧化铝使用前可用硫酸铝溶液活化，使转化成为硫酸盐型，反应如下：

（Al2O3）n·2H2O + SO4 →（Al2O3）n·H2SO4 + 2OH

2.除氟时的反应为：

（Al2O3）n·H2SO4 + 2F → （Al2O3）n·2HF + SO4

3.活性氧化铝失去除氟能力后，可用1%-2%尝试的硫酸铝溶液再生：

（Al2O3）n·2HF + SO4 →（Al2O3）n·H2SO4 + 2F

每克活性氧化铝所能吸附氟的重量，一般为1.2～4.5mg，它取决于：原水的氟浓度、pH值、活性氧化铝的颗粒大小等。

三、运行特点

1.原水PH值在8.0以内，不需要调节PH。

2.具有更好的稳定性。活性氧化铝等除氟材料自次再生后，除氟能量既有所下降，随着生产周期的增加，下降速度也加快；多功能除氟滤料而在几个生产周期内，每再生一次，能量提高一次，直至稳定为止。

3.出水水质好。活性氧化铝等仅能除氟而不能水质；多功能除氟滤料能水质。活性氧化铝出水有铝离子增加甚至超标问题，多功能除氟滤料则不存在这一问题。铝离子会使人的心脑血管过早硬化，引起中风、偏瘫、大脑痴呆等。

4.抗干扰性强。活性氧化铝、羟基磷酸钙等遇有铁、锰、硬度高的水质，粒径会很快变小、颜色变黄、再生后功能很难恢复，甚至两三个周期即失效。多功能除氟滤料基本不受恶劣水质的干扰，且能够将干扰物质一并去除。

5.操作及管理简便。活性氧化铝等管理难度较大，弄不好就板结失效；多功能除氟滤料不存在板结问题，即使搁置几年不用，使用前清洗一遍，即恢复至原有的吸附能力。

四、工作原理

除氟滤料在吸附铝离子后，在表面及孔隙中形成羟基络合离子团，水中的氟离子F—与多功能除氟滤料的OH—发生离子交换，达到除氟的目的，去除率>95%，总反应式如下：

nF—+F.FAInOH—=F.FAlnF—+nOH—

F.F复合分子筛结构:多功能除氟滤料是一种架状构造的含水铝硅酸盐矿物，主要含有Na、Ca以及少数Sr、Ba、K、Mg等金属。F.F的化学组成，通常用以下式表示：

（Na，K ）x（Mg ，Ca，Sr，Ba）y{Al(x+2y)Si[n-(x+2y)]O2n}·mH2O

简写MxDy—R。其中：M代表1价阳离子Na、K；D代表2价阳离子Mg ，Ca，Sr，Ba；R代表沸石骨架{Al(x+2y)Si[n-(x+2y)]O2n}·mH2O。

多功能除氟滤料的结构一般由三维硅（铝）氧格架组成，其基本单元是以硅为中心和周围4个氧离子排列而成的硅氧四面体[Si O4]。

如果硅氧四面体中的硅被铝离子所置换，则形成铝氧四面体。铝是+3价的，这样铝氧四面体的4个顶角中的氧离子有1个得不到中和，因而出现了负电苛。为了中和其电性，相应就有金属阳离子加入。硅氧四面体和铝氧四面体通过其角顶互相连接，便构成了各种形状的三维硅（铝）氧格架状结构，即多功能除氟滤料结构。由于硅（铝）氧四面体多样性的连接方式，在多功能除氟滤料结构中便形成了许多孔穴和孔道。

多功能除氟滤料结构内部的孔穴和孔道通常都被水分子填充，能在特定温度下而脱除，脱除后留下的孔穴和孔道，变成了如海绵或泡沫状的结构，具有吸附性质[4]。

五、再生过程

地下水、井水除氟设备

吸附饱和的多功能除氟滤料用硫酸铝钾溶液再生。当多功能除氟滤料被浸入到硫酸铝钾溶液中时，化学平衡被破坏，氟被高浓度正电荷的铝的羟基络合物吸引，随着硫酸铝钾溶液被排出，而硫酸铝钾中的K+重新与（MxDy）+发生交换并进入除氟滤料孔道中。过剩的铝和羟基络合物重新借助K+在交换过程中进行电荷传递作用，在多功能除氟滤料表面吸附聚集，反应表示为：

MxDy—R·Al（OH）F2 + K+ + SO42- +H2O→R—K·Al（OH）SO4 +（MxDy）+

+Al（OH）F2 +H+