專利名稱：基于絡(luò)合-凝聚-吸附過程協(xié)同的去除水中氟化物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及飲用水的處理方法，特別涉及一種基于絡(luò)合-凝聚-吸附過程協(xié)同的去除飲用水中氟化物的方法。
背景技術(shù)：
飲用水中氟化物的污染是我國許多地區(qū)均面臨的問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國飲用水氟超標(biāo)的覆蓋人口近I億，而有明顯氟中毒癥狀(如氟斑牙)的人口超過3500萬人。飲用水除氟技術(shù)主要包括活性氧化鋁吸附、電滲析、骨炭吸附過濾、離子交換樹脂床過濾、鋁鹽混凝法、石灰-磷酸鹽共沉淀法和膜過濾等。各種技術(shù)方法有不同的優(yōu)缺點(diǎn)與使用條件，并在運(yùn)行成本、使用簡便性、長期運(yùn)行可靠性等方面也存在差別。對于運(yùn)行管理水平較低、供水規(guī)模較小的農(nóng)村地區(qū)，吸附法以其無需復(fù)雜加藥過程、運(yùn)行管理簡單易行等優(yōu)勢而易于推廣應(yīng)用。但是，吸附法主要通過吸附劑表面的物理吸附、化學(xué)吸附或離子交換等作用去除水中氟化物，由于 可利用的表面吸附位點(diǎn)非常有限，因此對于高氟水往往吸附周期很短，需要頻繁再生，若要延長吸附周期則需要延長空床停留時間(EBCT)，在一定程度上增加了投資成本。研究發(fā)現(xiàn)，絡(luò)合態(tài)氟較游離態(tài)氟更容易吸附在顆粒物表面，如果將游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟，可以大幅降低其去除的難度，從而大幅提高鋁基復(fù)合氧化物除氟吸附材料的吸附除氟效果。天然水體中的氟在絕大多數(shù)情況下以游離態(tài)氟(FI的形式存在，隨著水介質(zhì)性質(zhì)及化學(xué)組成的變化，其賦存形態(tài)的配比關(guān)系也可能發(fā)生變化。在中性或偏堿性(pH7 8)的淺層地下水中，氟的存在形式只有10種，即F'BF(OH) f、HFaq、CaF+、MgF+、MnF+、△1戸+41&^1&和41 4-，其中以F_、MgF+、CaF+三種形式為主。一般F—占Ft (總氟濃度)的79% 96%,其次為MgF+和CaF+,分別為Ft的3.1% 19.2%和0.3% 3.0%。如果在飲用水處理過程中將水中游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟，則可以有效降低其去除難度，提高除氟效率；而在適當(dāng)?shù)膒H值范圍內(nèi)可通過投加鋁鹽實(shí)現(xiàn)游離態(tài)氟向絡(luò)合態(tài)氟的轉(zhuǎn)化，且可通過控制鋁鹽形態(tài)、PH值以及鋁鹽投量等方便有效地控制氟與鋁的絡(luò)合過程。與游離態(tài)氟一樣，絡(luò)合態(tài)氟仍屬于溶解態(tài)氟，即仍可穿透濾池、濾膜(微濾膜、超濾膜)等過濾介質(zhì)并最終進(jìn)入飲用水管網(wǎng)和用戶。將溶解態(tài)氟轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)氟，再利用固液分離單元將其去除，這是飲用水除氟的重要技術(shù)策略；而凝聚、吸附等過程可以有效地實(shí)現(xiàn)溶解態(tài)氟向顆粒態(tài)氟的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)氟的去除。凝聚混凝除氟與絡(luò)合態(tài)氟生成在反應(yīng)水質(zhì)條件、水力條件等上存在明顯區(qū)別。傳統(tǒng)的混凝除氟過程未考慮二者在反應(yīng)條件的區(qū)別，未將體系水質(zhì)化學(xué)條件調(diào)節(jié)至合理的范圍，而主要通過投加鋁鹽等混凝劑實(shí)現(xiàn)氟的去除。因此，在混凝除氟過程中盡管可能也存在一定程度的鋁氟絡(luò)合反應(yīng)，但絡(luò)合態(tài)氟生成比例仍較低且未有效控制，從而除氟效果仍欠理想。進(jìn)一步地，絡(luò)合態(tài)氟除了通過凝聚過程轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)氟，其本身也可能直接吸附在固相顆粒物表面得以去除。設(shè)計(jì)構(gòu)建合適的、具有豐富比表面積的吸附界面，則有可能在上述過程中進(jìn)一步提高除氟效果。本發(fā)明圍繞氟的形態(tài)轉(zhuǎn)化過程，以鋁與氟的形態(tài)相互作用為依據(jù)，通過控制適宜的pH、鋁鹽種類與投量等水質(zhì)化學(xué)條件以及相應(yīng)的反應(yīng)水力條件，將水中游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)氟，實(shí)現(xiàn)水中氟的高效去除。采用本發(fā)明的方法去除飲用水中的氟，處理水能達(dá)到WHO、USEPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)，也能有效去除污水和工業(yè)廢水中的氟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對水中的氟化物，尤其是地下飲用水源中的氟化物，提供一種性能高效、經(jīng)濟(jì)可行、易于在工程中大規(guī)模應(yīng)用的一種基于絡(luò)合-凝聚-吸附過程協(xié)同的去除飲用水中氟化物的方法。本發(fā)明的基于絡(luò)合-凝聚-吸附過程協(xié)同的去除飲用水中氟化物的技術(shù)原理在于，在一定PH值和充分混合的水力條件下，往含氟水中投加鋁鹽將水中游離態(tài)氟離子(F_)轉(zhuǎn)化為 A1F2+、[Al2FO2 (H2O) ]+、[AlF(OH) (H2O) 2]+、[Al2FO2 (H2O) 2]+、[Al3FO3(OH) (H2O) 2]+、[Al4FO5 (H2O)4]+、[Al6F3O7 (H2O) 3]+、[Al13F2O17(OH) ]2+、[Al13F6O15(OH) (H2O)8]2+等各種形態(tài)的絡(luò)合態(tài)氟AlFx(OH) (3_x)(其中X為單個鋁原子對應(yīng)的氟的配位數(shù))；其中，生成的絡(luò)合態(tài)氟AlFx(OH) (3_x)的形態(tài)可通過調(diào)節(jié)體系的pH值以及投加的鋁鹽的形態(tài)、種類與投量等進(jìn)行控制。游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟之后，再分別引入氫氧化鈣和鋁鹽，一方面將PH值調(diào)節(jié)至適當(dāng)范圍實(shí)現(xiàn)氟的凝聚去除過程，另一方面則引入具有豐富表面羥基的水合氫氧化鋁(Al (OH)3.XH2O)(其中X為水分子的個數(shù))、水合氧化鋁(Al2O3.χΗ20)(其中X為水分子的個數(shù))和招I丐復(fù)合氫氧化物(AlmCanO3.χΗ20)(其中m為Al原子的個數(shù)；n為I丐原子的個數(shù)；X為水分子的個數(shù))，促進(jìn)絡(luò)合態(tài)氟的吸附并向顆粒態(tài)氟的轉(zhuǎn)化。進(jìn)一步地，采用固液分離反應(yīng)器去除顆粒態(tài)氟；固液分離反應(yīng)器出水的PH值小于6.5或大于8.5時，通過投加無機(jī)酸水溶液或無機(jī)堿水溶液將PH值調(diào)節(jié)到6.5 8.5范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn) 上述目的，本發(fā)明的基于絡(luò)合-凝聚-吸附過程協(xié)同的去除飲用水中氟化物的方法包括以下步驟:(I)向待處理含氟水中投加鋁鹽水溶液，并在混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)(一般反應(yīng)的時間為0.5 60分鐘),使待處理含氟水中的游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟；其中:鋁鹽水溶液的投量為使得鋁鹽與待處理含氟水中的氟的摩爾比為0.1:1 5:1 ;當(dāng)投加的鋁鹽(由于鋁鹽的陰離子對效果無影響，故在本發(fā)明中不特指)是單體三價鋁鹽(Al3+)或鋁鹽聚合度為Al2-Al6的聚合鋁鹽時，先用無機(jī)酸或無機(jī)堿將待處理含氟水的PH值調(diào)節(jié)至6 7.2 ;當(dāng)投加的鋁鹽是鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合鋁鹽時，先用無機(jī)酸或無機(jī)堿將待處理含氟水的PH值調(diào)節(jié)至5.5 6.5 ;當(dāng)投加的鋁鹽是鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合鋁鹽時，先用無機(jī)酸或無機(jī)堿將待處理含氟水的PH值調(diào)節(jié)至5 6 ;(2)向步驟(I)反應(yīng)后的混合反應(yīng)器的出水中投加氫氧化鈣懸濁水溶液和鋁鹽水溶液(氫氧化鈣懸濁水溶液和鋁鹽水溶液分別配制)，并在混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)(一般反應(yīng)的時間為I 30分鐘)；其中:鋁鹽水溶液的投量為使得步驟(I)與步驟(2)投加的鋁鹽水溶液中的鋁鹽的總投量與水中氟的摩爾比為2:1 15:1 ;氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量按照如下原則確定:當(dāng)步驟(I)混合反應(yīng)器出水的pH值小于或等于5.5時，氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)鋁鹽投量的摩爾比為3:1 12:1 ;當(dāng)步驟(I)混合反應(yīng)器出水的pH值大于5.5且小于或等于6.5時，氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)鋁鹽投量的摩爾比為2:1 6:1 ;當(dāng)步驟(I)混合反應(yīng)器出水的pH值大于6.5時，氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)鋁鹽投量的摩爾比為0.25:1 3:1 ;所述的鋁鹽是單體三價鋁鹽、鋁鹽聚合度為Al2-Al6的聚合鋁鹽、鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合鋁鹽或鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合鋁鹽；(3)利用固液分離反應(yīng)器去除步驟(2)反應(yīng)后的混合反應(yīng)器出水中的顆粒態(tài)氟以及其它雜質(zhì)顆粒物；(4)pH重新調(diào)節(jié):當(dāng)步驟(3)固液分離反應(yīng)器出水的pH值小于6.5或大于8.5時，投加無機(jī)酸水溶液或無機(jī)堿水溶液，將固液分離反應(yīng)器的出水的PH值調(diào)節(jié)到6.5 8.5范圍內(nèi)，得到去除了氟化物的處理水；當(dāng)固液分離反應(yīng)器出水的pH值在6.5 8.5范圍內(nèi)時，不進(jìn)行PH值調(diào)節(jié)；直接得到去除了氟化物的處理水。所得去除了氟化物的處理水能達(dá)到WHO、USEPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。所述的待處理含氟水指的是飲用水源中氟濃度大于lmg/L的水，尤其是指含氟且作為飲用水源的地下水。所述的混合反應(yīng)器是水力混合反應(yīng)器、曝氣混合反應(yīng)器或機(jī)械混合反應(yīng)器。所述的固液分離器選自旋流分離器、離心分離器、介質(zhì)過濾器、膜過濾器中的一種或幾種的組合。本發(fā)明首先通過控制適宜的pH值條件、鋁鹽的形態(tài)及其投量等，將水中游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟；之后，進(jìn)一步引入適量的氫氧化鈣和鋁鹽將PH值提高，一方面實(shí)現(xiàn)凝聚過程并提供具有豐富表面羥基的活性吸附位點(diǎn)，從而通過凝聚和吸附作用將水中溶解態(tài)氟(游離態(tài)氟和絡(luò)合態(tài)氟)轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)氟(凝聚態(tài)氟和吸附態(tài)氟)；最后通過固液分離反應(yīng)器將水中顆粒態(tài)氟去除，實(shí)現(xiàn)水中氟`的去除。采用本發(fā)明的方法去除飲用水中的氟，處理水能達(dá)到WHO、USEPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。本發(fā)明與傳統(tǒng)混凝除氟法相比，本發(fā)明的除氟方法充分利用了鋁鹽與氟的絡(luò)合反應(yīng)并強(qiáng)化了鋁-氟絡(luò)合物的生成，并將絡(luò)合反應(yīng)與凝聚、吸附反應(yīng)相結(jié)合大幅提高了除氟效果，降低了除氟處理成本；本發(fā)明的方法控制參數(shù)簡單(主要控制pH、鋁鹽與氫氧化鈣投量等)，且易于實(shí)現(xiàn)；本發(fā)明的方法簡單易行，反應(yīng)器可模塊化，可根據(jù)不同工程規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(I)先用鹽酸將待處理含氟濃度大于lmg/L的水的pH值調(diào)節(jié)至5.5，然后投加鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁水溶液,并在水力混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)I分鐘,使待處理含氟水中的游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟；其中:鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁與待處理含氟水中的氟的摩爾比為1:1;(2)向步驟(I)反應(yīng)后的pH值為5.5的水力混合反應(yīng)器的出水中投加氫氧化鈣懸濁水溶液和鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁水溶液，并在機(jī)械混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)30分鐘；其中:投加的鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁與水中氟的摩爾比為9:1(即步驟(I)與步驟(2)投加的鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁的總投量與水中氟的摩爾比為10:1);氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁投量的摩爾比為3:1;
(3)利用膜過濾器去除步驟(2)反應(yīng)后的機(jī)械混合反應(yīng)器出水中的顆粒態(tài)氟以及其它雜質(zhì)顆粒物；(4)測得膜過濾器出水的pH為6，因此投加氫氧化鈉水溶液將出水的pH調(diào)節(jié)至7，得到去除了氟化物的處理水。所得去除了氟化物的處理水能達(dá)到WH0、USEPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006 )。實(shí)施例2(I)先用氫氧化鈉將待處理含氟濃度大于lmg/L的水pH調(diào)節(jié)到7.2，然后投加硫酸鋁水溶液，并在水力混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)60分鐘；使待處理含氟水中的游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟；其中:硫酸鋁與待處理含氟水中的氟的摩爾比為0.1:1 ;(2)向步驟(I)反應(yīng)后的pH值為7.2的水力混合反應(yīng)器的出水中投加氫氧化鈣懸濁水溶液和鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁水溶液,并在水力混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)30分鐘；其中:投加的鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁與水中氟的摩爾比為1.9:1(BP步驟(I)投加的硫酸鋁與步驟(2)投加的鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁的總投量與水中氟的摩爾比為2:1);氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合氯化鋁投量的摩爾比為0.25:1 ;(3)利用介質(zhì)過濾器去除步驟(2)反應(yīng)后的水力混合反應(yīng)器出水中的顆粒態(tài)氟以及其它雜質(zhì)顆粒物；(4)測得介質(zhì)過濾器出水的pH為6.9，因此不必對出水進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，即得到去除了氟化物的處理水。所得去除了氟化物的處理水能達(dá)到WH0、USEPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006 )。實(shí)施例3(I)先用硫酸將待處理含氟濃度大于lmg/L的水的pH值調(diào)節(jié)至5，然后投加鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合硫酸鋁水溶液，并在曝氣混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)10分鐘，使待處理含氟水中的游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟；其中:鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合硫酸鋁與待處理含氟水中的氟的摩爾比為1:1;(2)向步驟(I)反應(yīng)后的pH值為5的曝氣混合反應(yīng)器的出水中投加氫氧化鈣懸濁水溶液和氯化鋁水溶液，并在機(jī)械混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)30分鐘；其中:投加的氯化鋁與水中氟的摩爾比為14:1 (即步驟(I)投加的鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合硫酸鋁與步驟(2)投加的氯化鋁的總投量與水中氟的摩爾比為15:1)氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)氯化鋁投量的摩爾比為12:1 ；(3)利用離心分離器與介質(zhì)過濾器的組合去除步驟(2)反應(yīng)后的機(jī)械混合反應(yīng)器出水中的顆粒態(tài)氟以及其它雜質(zhì)顆粒物；(4)測得介質(zhì)過濾器出水的pH為5.9，因此投加氫氧化鉀水溶液將出水的pH調(diào)節(jié)至7.5，得到去除了氟化物的處理水。所得去除了氟化物的處理水能達(dá)到WHO、USEPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006 )。
實(shí)施例4(I)先用硝酸將待處理含氟濃度大于lmg/L的水的pH值調(diào)節(jié)至6.5，然后投加鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合硫酸鋁水溶液，并在曝氣混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)5分鐘，使待處理含氟水中的游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟；其中:鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合硫酸鋁與待處理含氟水中的氟的摩爾比為3:1;(2)向步驟(I)反應(yīng)后的pH值為6.5的曝氣混合反應(yīng)器的出水中投加氫氧化鈣懸濁水溶液和鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合硫酸鋁水溶液，并在曝氣混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)I分鐘；其中:投加的鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合硫酸鋁與水中氟的摩爾比為5:1 (即步驟(I)投加的鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合硫酸鋁與步驟(2)投加的鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合硫酸鋁的總投量與水中氟的摩爾比為8:1);氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合硫酸鋁投量的摩爾比為3:1;(3)利用旋流分離器與膜過濾器的組合去除步驟(2)反應(yīng)后的曝氣混合反應(yīng)器出水中的顆粒態(tài)氟以及其它雜質(zhì)顆粒物；(4)測得膜過濾器出水的pH為6，因此投加氫氧化鈉水溶液將出水的pH調(diào)節(jié)至
7.2，得到去除了氟化物的處理水。所得去除了氟化物的處理水能達(dá)到WH0、USEPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006 )。實(shí)施例5(I)先用硝酸將待處理含氟濃度大于lmg/L的水的pH值調(diào)節(jié)至7.2，然后投加鋁鹽聚合度為Al2-Al6的聚合氯化鋁水溶液，并在機(jī)械混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)10分鐘，使待處理含氟水中的游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟；其中:鋁鹽聚合度為Al2-Al6的聚合氯化鋁與待處理含氟水中的氟的摩爾比為5:1;
(2)向步驟(I)反應(yīng)后的pH值為7.2的機(jī)械混合反應(yīng)器的出水中投加氫氧化鈣懸濁水溶液和硝酸鋁水溶液，并在機(jī)械混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)2分鐘；其中:投加的硝酸鋁與水中氟的摩爾比為3:1 (即步驟(I)投加的鋁鹽聚合度為Al2-Al6的聚合氯化鋁與步驟(2)投加的硝酸鋁的總投量與水中氟的摩爾比為8:1);氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)硝酸鋁投量的摩爾比為1:1 ；(3)利用膜過濾器去除步驟(2)反應(yīng)后的機(jī)械混合反應(yīng)器出水中的顆粒態(tài)氟以及其它雜質(zhì)顆粒物；(4)測得膜過濾器出水的pH為6.8，因此不必對出水進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，即得到去除了氟化物的處理水，所得去除了氟化物的處理水能達(dá)到WHO、USEPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。
權(quán)利要求
1.一種基于絡(luò)合-凝聚-吸附過程協(xié)同的去除飲用水中氟化物的方法，其特征是，所述的方法包括以下步驟: (1)向待處理含氟水中投加鋁鹽水溶液，并在混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)，使待處理含氟水中的游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟；其中:鋁鹽水溶液的投量為使得鋁鹽與待處理含氟水中的氟的摩爾比為0.1:1 5:1 ; 當(dāng)投加的鋁鹽是單體三價鋁鹽或鋁鹽聚合度為Al2-Al6的聚合鋁鹽時，先用無機(jī)酸或無機(jī)堿將待處理含氟水的PH值調(diào)節(jié)至6 7.2 ;當(dāng)投加的鋁鹽是鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合鋁鹽時，先用無機(jī)酸或無機(jī)堿將待處理含氟水的PH值調(diào)節(jié)至5.5 6.5 ;當(dāng)投加的鋁鹽是鋁鹽聚合度為Al3tl的聚合鋁鹽時，先用無機(jī)酸或無機(jī)堿將待處理含氟水的pH值調(diào)節(jié)至5 6 ; (2)向步驟(I)反應(yīng)后的混合反應(yīng)器的出水中投加氫氧化鈣懸濁水溶液和鋁鹽水溶液，并在混合反應(yīng)器中充分反應(yīng)； 其中:鋁鹽水溶液的投量為使得步驟(I)與步驟(2)投加的鋁鹽水溶液中的鋁鹽的總投量與水中氟的摩爾比為2:1 15:1 ; 氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量按照如下原則確定:當(dāng)步驟(I)混合反應(yīng)器出水的pH值小于或等于5.5時，氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)鋁鹽投量的摩爾比為3:1 12:1 ;當(dāng)步驟(I)混合反應(yīng)器出水的pH值大于5.5且小于或等于6.5時，氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)鋁鹽投量的摩爾比為2:1 6:1 ;當(dāng)步驟(I)混合反應(yīng)器出水的pH值大于6.5時，氫氧化鈣懸濁水溶液中的氫氧化鈣的投量為氫氧化鈣與步驟(2)鋁鹽投量的摩爾比為0.25:1 3:1 ; 所述的鋁鹽是單體三價鋁鹽、鋁鹽聚合度為Al2-Al6的聚合鋁鹽、鋁鹽聚合度為Al8-Al16的聚合鋁鹽或鋁鹽 聚合度為Al3tl的聚合鋁鹽； (3)利用固液分離反應(yīng)器去除步驟(2)反應(yīng)后的混合反應(yīng)器出水中的顆粒態(tài)氟以及其它雜質(zhì)顆粒物； (4)當(dāng)步驟(3)固液分離反應(yīng)器出水的pH值小于6.5或大于8.5時，投加無機(jī)酸水溶液或無機(jī)堿水溶液，將固液分離反應(yīng)器的出水的PH值調(diào)節(jié)到6.5 8.5范圍內(nèi)，得到去除了氟化物的處理水；當(dāng)固液分離反應(yīng)器出水的PH值在6.5 8.5范圍內(nèi)時，不進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)；直接得到去除了氟化物的處理水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述的待處理含氟水是飲用水源中氟濃度大于lmg/L的水。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:步驟(I)所述的反應(yīng)的時間為0.5 60分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:步驟(2)所述的反應(yīng)的時間為I 30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述的混合反應(yīng)器是水力混合反應(yīng)器、曝氣混合反應(yīng)器或機(jī)械混合反應(yīng)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是:所述的固液分離器選自旋流分離器、離心分離器、介質(zhì)過濾器、膜過濾器中的一種或幾種的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及飲用水的處理方法，特別涉及一種基于絡(luò)合-凝聚-吸附過程協(xié)同的去除飲用水中氟化物的方法。本發(fā)明首先通過控制適宜的pH值條件、鋁鹽的形態(tài)及其投量等，將水中游離態(tài)氟轉(zhuǎn)化為絡(luò)合態(tài)氟；之后，進(jìn)一步引入適量的氫氧化鈣和鋁鹽將pH值提高，一方面實(shí)現(xiàn)凝聚過程并提供具有豐富表面羥基的活性吸附位點(diǎn)，從而通過凝聚和吸附作用將水中溶解態(tài)氟(游離態(tài)氟和絡(luò)合態(tài)氟)轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)氟(凝聚態(tài)氟和吸附態(tài)氟)；最后通過固液分離反應(yīng)器將水中顆粒態(tài)氟去除，實(shí)現(xiàn)水中氟的去除。采用本發(fā)明的方法去除飲用水中的氟，處理水能達(dá)到WHO、USEPA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及國家最新飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)。
文檔編號C02F101/14GK103224301SQ20121058676
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月28日
發(fā)明者曲久輝, 劉銳平, 劉會娟, 蘭華春, 鞏文信, 何贊, 徐進(jìn) 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心