活性氧化铝物理性能好、强度高、无毒、无味,320m2/g左右的比表面积使活性氧化铝有很大的接触面积,从而有很好的离子交换能力,0.4cm3/g以上的孔容使其有很高的吸附容量,因为其本身易再生,寿命长,成本相对便宜,在各种除氟方法中,是一种行之有效且经济实用的方法。活性氧化铝可通过两个作用——吸附作用和离子交换作用来除去氟离子。
一、活性氧化铝的吸附原理
活性氧化铝本身是多孔吸附材料,具有高比表面积和高孔容,因而具有一定的吸附杂质的作用。活性氧化铝对于小于自身孔径的分子,都具有一定的吸附能力。
二、活性氧化铝的离子交换原理
1、生活饮用水中所含的氟主要以离子状态存在,其在水中的溶解度,远大于允许含氟量(1mg /L)。所以,除氟工艺主要是从水中去除离子状态的氟。活性氧化铝是典型的两性化合物,在酸性条件下,活性氧化铝为阴离子交换剂,其对水中阴离子的优先0吸附顺序为:OH->PO43->F->SO42- >Cl-。
2、将活性氧化铝用硫酸铝或硫酸处理,使其部分转化为硫酸盐,则按照离子交换顺序,水中的F-离子可依靠交换势从硫酸铝【Al2(SO4)3】中交换出SO42-离子,从而去掉水中的F-离子。
3、活性氧化铝交换饱和以后,用硫酸铝溶液再生。再生过程,是靠再生剂的高浓度一定程度上克服选择性,使取代反应逆向进行,从而使活性氧化铝得到再生。也可用1%浓度的NaOH溶液再生,但再生后滤层呈碱性,必须进行酸化,使滤层转为酸性,才能去除水中的F-离子。
4、实验证明,将原水pH值调低到5.5左右,为最佳除氟环境。国外除氟装置多将原水pH值调至5.5~6.5之间运行。不但除氟效果好,相应也比较经济。国内为节省酸化过程成本,通常将原水pH值小幅度调低,一般控制在6.5~7.0。
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