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如何用沸石滤料清除饮用水中的氟化物

发布时间:2018-05-30     浏览次数:2056

我国某些千旱、半千旱地区地下氟含量偏高,导致“斑釉病”、“氟骨病”地方病发生。

科学工作者曾用活化斜发沸石交换、吸附新疆喀什附近浓度为13mg/L的高氟水中的F-并适量配合使用降氟剂Al2(S04)3、AlCl3,获得很好的效果,使F-含量降至0.7~1mg/L。

浙江地矿厅专家将缙云沸石经加工破碎、装柱、活化、水洗、明矾溶液处理后,在除氟器内处理义乌徐村氟含量高达22mg/L的井水,除氟效果明显,水质达国家饮用水标准。

鱼、虾、贝等人工养殖场,水体有机负荷重,溶解氧量少,生物代谢发生的有害气体浓度高,影响水生物安全。

浙江淡水水产研究所研制出的以天然沸石为主要组分的复方增氧剂、复方水质改良剂,以每亩约50kg量施撒,能提高水平溶解氧,降低NH3-N、H2S、C02等有害气体,改善水生物栖息环境,提高养殖密度。

研究员应用20〜40目斜发沸石制作除氟吸附过滤器,在氟病区现场进行了试验,在原水含氟量为3〜10mg/L的情况下,处理后水的含氟量为0.5〜0.8mg/L,符合国家规定的饮用水标准,其他指标也有一定改善,如原水浊度为2〜5度,处理后池度为0;原水铁为0.01〜0.02mg/L,处理后为0.00〜0.01mg/L;原水汞为0.00〜0.02μg/L,处理后为0.00〜0.01/μg/L;总硬度(以CaO计)也略有降低,原水为190〜213mg/L,处理后为160〜205mg/L。对饮用水除氟费用进行的估算,处理费用每立方米不超过0.5元。

 

利用沸石去除水中的氟

科学家将呼和浩特郊区榆林地区的天然丝光沸石破碎40〜60目,依次用10%H2SO4溶液、0.5mol/LH2S〇4溶液和(0.25mol/LAl2(SO4)3溶液各浸泡l(>h改型,每100mL受氣砷污染水样中投入3〜5g改型沸石,搅拌1小时,静置10小时,可使饮水中含砷量由1.94mg/L降至0.04mg/L,含氟量由18.85mg/L降至9.86mg/L。

试验结果可为内蒙古低品位沸石的利用找到新的途径。研宄过程如下。

(1)天然沸石的改型处理实验所用原料为呼和浩特郊区榆林地区的天然丝光沸石,待净化水样为在内蒙古土左旗黑河村井水样中加入NaF和Na3As04,配成含氟17。0mg/L、含砷1。65mg九的模拟水样。经测试,该地沸石吸铵量为97。51mmol/100g,按纯丝光沸石吸铵量为223mmol/U)0g计,有效成分约44%,属低品位矿,对氟和砷的吸附量较少。因此,用其净化饮水时必须改型。作者试用多种化学试剂和不同预处理方法,对沸石原矿改型。

原矿直接改型:取一定量20〜40目沸石原矿,分别用O。5mol/LKA1(S〇4)2溶液、0。25mol/LA12(S04)3溶液、0。5mol/LCuC丨2溶液和0。5mol/LCuS〇4溶液浸泡12h,洗净、烘干。

强碱预处理后改型:取一定量20〜40目沸石原矿,先用10%NaOH溶液浸泡10h,洗净烘干后,再按前所述方法改型。

强酸预处理后改型:取一定量20〜40目沸石原矿,先用10%H2SO4溶液浸泡10h;洗净烘干后,再按前述方法改型。准确称取上述改型沸石各5g左右,分别置12只烧杯内,各移入100.0mL模拟水样,磁力搅拌40min,静置12h,移取一定量上层水测定氟和砷浓度(氟采用氟离子选择性电极法,砷采用二乙基二硫代氨基甲酸银比色法),计算吸附量,结果见表1。

吸附S

原矿直接改型

10%NaOH溶液预处理

10%h2so4溶液预处理

KA1(SQ,)2

溶液

A12(S04)3

溶液

CuCl2

溶液

CuSC)4

溶液

KAI(S04)2

溶液

Al2(S〇4>3

溶液

CuCl2

溶液

C:uS〇4

溶液

KA1(S04)2

溶液

A12(S0,)3

溶液

C:uC:l,

溶液

CuS04

溶液

F/(nig

/L)

11。18

11。13

14。40

14.34

10.04

7.14

13.79

13。52

10.45

10.12

11.13

11.18

F吸附量

116

117

52

53

140

198

62

69

124

132

121

118

As

/(mg

/L)

0。95

0.79

0.12

0.09

0.74

0.39

0.32

0。53

1。03

0.28

0.28

0.10

As吸附费

14

17

30

31

18

25

27

22

12

26

28

32

 

表1不同预处理改型方法的降氟除砷效果

由表1可见,沸石用Al2(SO4)3溶液浸泡比用KA1(SO4)2溶液浸泡,在降氟方面效果好;

沸石用CuS04S液浸泡,比用CuCl2溶液浸泡,在除砷方面效果好。

尤其是沸石先用10%NaOH溶液预处理,再用A12(SO4)3溶液改型后用于降氟;

先用10%H2SO4溶液预处理,再用CuSO4溶液改型后用于除砷,效果更好。

(2)联合改型方案选择综合考虑降氟和除砷两个目的,设计了如下预处理及联合改型实验方案。

方案一:沸石经10%H2S04溶液浸泡10h后,先用0.25molAl2(SO4)3溶液浸泡10h,再用0.5mol九CuS〇4溶液浸泡10h; 

方案二:沸石经10%H2SO4溶液浸泡10h后,先用0。5mol/L CuSO4溶液浸泡10h,再用0。25mol/L A12(S04)3溶液浸泡10h;

方案三:沸石经10%H2SO4溶液浸泡10h后,用0.5mol/L CuS04 和0.25mol/L Al2(S04)3 的混合溶液浸泡10h。将以上三种方案处理过的沸石洗净烘干,分别准确称取5g左右置于烧杯中,各移入100. OmL模拟水样,磁力搅拌40min,静置12h,移取一定量上层水测定F和As浓度,计算吸附量,结果见表2。

表2联合改性方案的降氟除砷效果

吸附虽

方案一

方案二

方案三

方案四

F/(mg/L)

9。42

9。02

10.91

15.34

F吸附虽

115

126

88


As/ (mg/L)

0.09

0.09

0.27

1.98

As吸附里

37

38

34




由表2可见,按方案二进行联合改型的沸石,除砷、降氟效果均较好,因此 以下实验所用沸石均按方案二改型处理。

(3)净水工艺条件优选为了摸索用改型沸石净化饮水的工艺技术条件,分别就吸附交换时间及沸石的粒度、固液比等诸因素对沸石吸附量的影响,进行了实验研究。

搅拌吸附时间:准确称取改型沸石5份,每份4g左右,分别置烧杯内,各移 入 100。 OmL 模拟水样,分别电磁携伴 10min、20min、40min、60min 和 120min, 搅拌结束立即将上层水倾出,分取一定量测定氟和砷浓度,计算吸附量,结果见表 3

吸附S

搅拌吸附时间/min

模拟水样

10

20

40

60

120

F/(mgA)

14.72

14。48

13.63

13.14

13。36

17。73

F吸附M

75

81

102

115

109


As/(mg/L)

1.08

0.95

0.72

0.97

0.98

1。94

As吸附虽

21

25

30

24

24


表3交换吸附时间对氟、砷吸附星的影响

根据表3可见,搅拌吸附时间以40〜60min为宜。

 


静置吸附时间:分别准确称取改型沸石4g左右于烧杯中,各移入100。OmL模拟水样,搅拌40min,分别静置1h、2h、4。5h、11h和20h,各取一定量上层水测定F和As浓度,计算吸附量,结果见表4。

表4静置吸附时间对氟、砷吸附星的影响

吸附虽

静罝吸附时间/min

模拟水样

1.0

2.0

4.5

11.0

20.0

F/(mgA-)

14。66

14.19

13.74

12.93

12.57

2。46

F吸附M

170

182

193

213

229


As/(mg/L)

0.43

0.39

0.27

0.14

0。14

1。99

As吸附虽

39

40

43

46

46




由表4可知,改型沸石降氟除砷是一个缓慢的交换吸附过程,静置10h基本达到饱和吸附。

沸石粒度:分别准确称取不同粒度的改型沸石4g左右,置烧杯内,各移入100.OmL模拟水样,搅拌40min,静置10h,各取一定量上层水测定F和As浓度,计算吸附量,结果见表5。

表5沸石粒度对氟、砷吸附星的影响

吸附S

20~40目

40~60目

60~80目

模拟水样

F/(mg/L)

11。36

9。74

9。94

17.73

F吸附M

139

200

195


As/(mg/L)

0。18

0.11

0.38

1。94

As吸附S

44

46

39



由表5可见,40〜60目的改型沸石其吸附性能更好些。

固液比:分别准确称取不同质量的40〜60目改型沸石于烧杯中,各移入100.OmL模拟水样,搅拌40min,静置10h,各取一定量上层水测定F和As浓度,计算吸附量。由表6可见,固液比为3:100时(即每lOOmL水样中加入3g改型沸石),对氟和砷的吸附量均最大;固液比为5:100时,用改型沸石净化过的水样中氟和砷的浓度均最低,对于含砷高达1.94mg/L的水样,除砷效果己达国家饮用水卫生标准(GB5749—1985)规定饮用水中含砷量<0.05mg/L);固液比再增大,沸石降氟、除砷能力有所下降,可能是因磁力搅拌不够充分所致。

表6固液比对吸附星的影响

沸石质盘

吸附免

1.000g

3.0(K)g

5.000g

7.000g

模拟水样

F/(nig/L)

16.83

11。08

986

12.57

17.73

F吸附S

202

259

180

90


As/(mg/L)

157

0。21

0.04

0。12

1.94

As吸附:S

37

58

38

26