改性天然矿物滤料在农村饮水降氟中的应用
关键词:农村饮水;天然矿物质:滤料:降氟;除氟
一、高氟水危害及除氟方法
我国是世界上饮水型地方性氟中毒流行最广、危害最严重的国家之一。地方性氟中毒是人体在高氟区的特定地理环境中，从外界长期摄人超过生理需要量的氟积存于骨骼系统引起的一种慢性地方病。
氟在水中极难处理，常用的活性炭和阴阳树脂类材料对氟进行吸附。以骨炭为原料的除氟剂，其降氟容量高，但材料价格高、强度差、易破碎且出水有腥臭味。活性氧化铝吸附降氟是比较成熟和常用的方法，我国目前约有70%以上的降氟点采用了此法，但经过多年实践证明该法还存在一些问题，一是连续运行时间短，很容易出现假疲劳;二是滤料易出现板结现象，使布水与集水不均匀，严重影响使用寿命。电渗析、反渗透等方法都可以彻底解决降氟问题，但其设备投资较高，用户尤其是农村用户难以承受。选取适宜水源往往受到自然条件限制，许多地区近年采用打深井的方法，即穿透富氟水层取水。但打深井也存在一些问题，一是造价高，一次性投资大;二是有的地方根本打不出水;三是有的深井水仍然氟超标;四是即便深井水符合标准，用一段时间后，地表水就会和深井水沟通，依旧出现氟超标问题。
在寻求除氟方法中，我们采用天然矿物制备除氟滤料，并对除氧性能进行了测试。目前，改性天然矿物滤料除氟方法已在农村饮水工程中应用。
二、天然矿物质滤料的制备及其除氟性能试验
1试验条件
试验原料:硅铝酸盐矿物和明矾。
实验仪器、设备:精密酸度计，氟离子选择电极，振荡器，恒温水浴，焙烧炉，吸附过滤器。
2.试验方法
(1)天然矿物质滤料的制备
天然矿物质滤料采用如图1所示工序制备。
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(2)氟化物的测定方法
按照生活饮用水标准检验方法
(GB/T 5750.5-2006)规定，采用离子选择电极法测定水样中F-离子浓度。
(3)除氟性能试验方法
①静态吸附试验
称取1g滤料，加人到定量的配制好的或天然的含氟水样中，恒温振荡十静置24h后，测定水样的氟离子浓度。
②动态吸附试验
称取一定量的滤料装人吸附过滤器中，使含氟水在一定的流速下连续通过滤料层，同时定时检测滤后水中氟离子浓度。当滤后水中氟离子浓度达到1.0mg/L时，用5%-6%浓度的明矾对滤料进行冲洗再生。再生后继续对含氟水进行吸附过滤。如此反复。
3.实验结果与分析
(1)天然矿物质滤料对水中氟离子的吸附能力
天然矿物质滤料对高氟水中的氟化物具有良好的吸附去除作用，对不同的天然水质条件有较好的适应性，见表1。由表1可以看出，水中硫酸盐含量对天然矿物质滤料的除氟性能产生影响，硫酸盐含量高时(>250mg/L时)，滤料对氟的吸附容量略有下降，但仍然能够达到600mg/kg以上的吸附容量。
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(2)天然矿物质滤料对水中其他有害物质的净化能力
天然矿物质滤料不仅具有优良的降氟性能，同时对水中其他有害物质也具有良好的净化能力，见表2。
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(3)天然矿物质滤料的再生能力与运行稳定性
从天然矿物质滤料除氧试验结果可知，天然矿物质滤料具有良好的再生性能和稳定性。在多达100多次的反复吸附一脱附(再生)过程中，其吸附性能曲线的总体趋势平稳，没有发现明显的性能衰减。
三、在农村降氟改水工程中的应用实例
1.工程概况
天然矿物质滤料的实例应用选在山东省商河县。当地净水含氟量3.2mg/L，工程设计处理能力30t/h。工程配置1600mmx3800mm除氟罐3台，装填天然矿物质滤料12t。
2.运行情况
将工程运行过程中一个再生周期的跟踪监测情况绘制成图，见图2，其横坐标为处理水量、纵坐标为出水氟含量。该工程已连续运行2年多，性能稳定，产水含氟量符合国家生活饮用水标准(GB5749-2006)。
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四、结论
①天然矿物质滤料具有优良的降氟能力，对天然高氟水中氟的吸附容量大于600mg/L。
②天然矿物质滤料在降氟的同时也能较好的去除水中其他有害物质。
③天然矿物质滤料具有优良的再生能力和运行稳定性，在100多次的反复吸附一脱附(再生)过程中，未发现明显的性能衰减。
④与其他水处理方法、水处理材料相比，天然矿物质滤料具有性能稳定、使用方便、操作管理简单、使用寿命长等优点。
参考文献:
[l]中国市政工程华北设计院.饮用水除氟设计规程四.1993.
[2]沈振华，张玉先.改性沸石用于饮用水除氟吸附容量研究.中国土木工程学会水工业分会给水委员会第十次年会暨2005年中日水处理技术交流会会刊，2005.
[3]胡丽娟，周琪.活化沸石的饮用水除氟工艺研究田.净水技术，2005(3).
[4]唐受印，戴友芝.水处理工程师手册网.北京:化学工业出版社，2000.
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