CN102659254A - 强化镁沉淀去除饮用水中氟离子的方法 - Google Patents

强化镁沉淀去除饮用水中氟离子的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种强化镁沉淀去除饮用水中氟离子的方法，本发明包括高硬度浅层水与高氟水综合净化和强化共沉淀净化两种方法，详细方法见说明书。本发明优点是：（1）传统中和软化除氟需要pH调至11左右，生成大量镁沉淀才能对氟有较好的去除效果，本发明与传统中和软化除氟相比，在较低的pH下就能促进镁离子沉淀，对氟有较好的去除效果。（2）与现有混凝技术除氟相比，除氟效率高。现有混凝除氟技术采用铝盐或铁盐类混凝剂，需要在偏酸性或中性pH条件下对氟有较好的去除效果，由于地下水碱度、pH较高，混凝去除效率有限，混凝剂投加量大，出水混凝剂残余量大。本发明在较低的药剂投加量下即能达到较好的去除效果。

Description

强化镁沉淀去除饮用水中氟离子的方法
技术领域
本发明涉及水处理方法，具体地说是涉及在较低pH下强化镁沉淀去除饮用水中氟离子的方法。
背景技术
氟是人体必需的微量元素之一。摄入微量的氟对于人体骨骼和牙齿的生长至关重要，然而，过量摄入就会导致氟中毒，会导致骨骼变形，生长缓慢，肌体体重下降。世界卫生组织规定，饮用水中氟化物含量的适宜浓度为0.5-1.0mg/L。随着过量摄入氟化物的危害逐渐为人类所了解，人们就开始了探索饮用水除氟的各种方法。目前，国内外高含氟饮用水的处理方法有多种，其主要方法有吸附法、离子交换法、反渗透法、絮凝沉淀法，电渗析法以及电凝聚一电气浮法等。
镁离子在水体中广泛存在，尤其是在高碱度、高硬度地表水和地下水中有很高的含量，如华北平原浅层地下水中镁离子含量高达30mg/L。因为镁元素是活性很强的碱土金属，向水体中加入一定量的碱使水体的pH升高，镁离子水解生成Mg(OH)2沉淀,Mg(OH)2沉淀物的比表面积大，而且带正电，是很好的水质净化材料。但在天然水体中常规镁离子浓度条件下，要形成大量Mg(OH)2沉淀，水体pH必须达到11以上，需要加入大量的碱，处理后的水需要加酸回调水体的pH至中性，操作复杂、水处理成本高，这种方法很少应用。本发明人的发明专利“一种促进水体中镁离子在较低pH值下生成沉淀的技术”，公开号：CN 102134119A，发明一种能促使水体中溶解态的镁离子在相对较低的pH下生成沉淀的技术，促进生成镁铝复合沉淀物，该复合沉淀物具有类似于Mg(OH)2沉淀物的性质，比表面积大，而且带正电，具有很好的水质净化性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供了一种强化镁沉淀去除饮用水中氟离子的方法。
本发明目的可以通过下述方式来实现：在较低pH下强化镁沉淀去除饮用水中氟离子的方法，该方法包括高硬度浅层水与高氟水综合净化和强化共沉淀净化两种方法：
（一）、高硬度浅层水与高氟水综合净化方法
（1）、制备含有Al溶液：根据具体情况，配制铝含量在0.001mol/L-4mol/L范围的Al溶液；
具体方法有两种：
（a）、将市售含有Al的液态聚合氯化铝PACl、固态聚合氯化铝PACl、含有铝的固态或液态铝盐稀释到要求的浓度条件下；
（b）、在电化学装置中采用铝板为电极，通电电解铝板生成铝离子；
（2）、制备碱或碱溶液：根据具体情况，配制含碱粉末或碱溶液，NaOH溶液、Ca(OH)2溶液、NaHCO3溶液、Na2CO3溶液、CaO粉末和MgO粉末；
（3）、抽取含镁离子浓度较高的浅层高硬度地下水，进入反应池，向其中投入碱和含有铝离子或聚合态铝的溶液，使溶液的pH在8.5-11.2，Al浓度0.03mmol/L-0.5mol/L，快速搅拌，反应池水力停留时间控制在2－30分钟，然后引入沉淀池，静止沉淀10－30分钟，沉淀池出水用作工业及其他用水，沉淀池底泥为镁铝复合沉淀物；镁铝复合沉淀物从沉淀池底排出引入吸附澄清池，在吸附澄清池与深层高含氟量的地下水混合，在一定的水力搅拌条件下，镁铝复合沉淀物吸附去除水中的氟离子，吸附池水力停留时间为2－30分钟，吸附澄清池出水经沉淀、石英砂过滤、或膜过滤固液分离处理得优质低氟水；
（二）、强化共沉淀净化方法
（1）、制备含有Al溶液：根据具体情况，配制铝含量在0.001mol/L-4mol/L范围的Al溶液；
具体方法有两种：同上述（一）（1）中方法；
（2）、同上述（一）（2）中方法；
（3）、制备含镁离子的溶液：根据具体情况，配制含Mg2＋的溶液，其中镁离子浓度在20-120g/L；
（4）、向含有氟离子的水中，加入20-120mg/L浓度的镁离子、碱和含有铝离子或聚合态铝溶液，或向含有氟离子的水中，加入MgO和含有铝离子或聚合态铝溶液，使溶液的pH在8.5-11.2，Al浓度0.03mmol/L-0.5mol/L，快速搅拌2－10分钟，沉淀0.5-4h，上层澄清水即为净化后低氟水，也可将上层澄清水经沉淀、石英砂过滤、或膜过滤固液分离处理得优质低氟水。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
（1）传统中和软化除氟需要pH调至11左右，生成大量镁沉淀，才能对氟有较好的去除效果，本发明与传统中和软化除氟相比，在较低的pH下就能促进镁离子沉淀，对氟有较好的除氟效果。
（2）与现有混凝技术除氟相比，除氟效率高。现有除氟技术采用铝盐或铁盐类混凝剂，需要在偏酸性或中性pH条件下对氟有较好的去除效果，对地下水碱度、pH较高时，混凝去除效率有限，混凝剂投加量大，出水混凝剂残余量大。本发明在较低的铝投加量下即能达到较好的去除效果。
附图说明
图1：高硬度浅层水与高氟水综合净化方法的示意图。
图2：氟离子去除率与MgO投加量之间的关系曲线图。
具体实施方式
下面列举2个实施例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这些实施例。
实施例1、高硬度浅层水与高氟水综合净化方法
（1）、制备含有Al溶液：将固态聚合氯化铝PACl溶解配制铝含量为0.2mol/L的Al溶液。
（2）、制备1.0mol/L的NaOH溶液。
（3）、抽取含镁离子浓度为50mg/L的浅层高硬度地下水，进入反应池，向其中投入上述NaOH和含有铝离子的溶液，使溶液的pH在10.5，Al浓度为0.10mmol/L，快速搅拌，反应池水力停留时间控制在20分钟，然后引入沉淀池，静止沉淀30分钟，沉淀池出水用作工业及其他用水，沉淀池底泥为镁铝复合沉淀物；镁铝复合沉淀物从沉淀池底排出引入吸附澄清池，在吸附澄清池与深层含氟量2.5mg/L地下水混合，在一定的水力搅拌条件下，镁铝复合沉淀物吸附去除水中的氟离子，吸附池水力停留时间为20分钟，吸附澄清池出水经沉淀、石英砂过滤、处理得含氟量为0.8mg/L的优质饮用水水。饮用水中含氟量达到世界卫生组织规定。处理后氟离子浓度从2.5mg/L降至0.8mg/L，氟去除率为68%。高硬度浅层水与高氟水综合净化方法实施方法见图1。
实施例2、强化共沉淀净化方法：
（1）、制备含有Al溶液：将氯化铝溶液稀释配置0.2mol/L的Al溶液。
（2）、制备MgO粉末；
（3）、向含有氟离子浓度为2.5mg/L的水中，加入MgO粉末、使溶液的pH在8.5-11.2，溶液的pH随MgO的投加量增加而升高，同时投加0.2mol/L Al溶液至Al浓度为0.06mmol/L，快速搅拌10分钟，在强化过程中形成镁铝复合共沉淀去除氟离子，沉淀1h，去除沉淀物，上层澄清水即为净化后处理后优质饮用水。氟离子去除率与MgO投加量之间的关系曲线图，如图2所示，在MgO粉末投加量为200mg/L时，溶液pH为10.5，处理后氟离子浓度从2.5mg/L降至1.2mg/L，氟去除率为52%。

Claims (1)

1.强化镁沉淀去除饮用水中氟离子的方法，其特征在于在相对较低的pH下强化镁离子沉淀去除饮用水中氟离子：该方法包括高硬度浅层水与高氟水综合净化和强化共沉淀净化两种方法：
（一）、高硬度浅层水与高氟水综合净化方法
（1）、制备含有Al溶液：根据具体情况，配制铝含量在0.001 mol/L-4mol/L范围的Al溶液.；
具体方法有两种：
（a）、将市售含有Al的液态聚合氯化铝PACl、固态聚合氯化铝PACl、含有铝的固态或液态铝盐稀释到要求的浓度条件下；
（b）、在电化学装置中采用铝板为电极，通电电解铝板生成铝离子；
（2）、制备碱或碱溶液：根据具体情况，配制含碱粉末或碱溶液，NaOH溶液、Ca(OH)2溶液、NaHCO3溶液、Na2CO3溶液、CaO粉末和MgO粉末；
（3）、抽取含镁离子浓度较高的浅层高硬度地下水，进入反应池，向其中投入碱和含有铝离子或聚合态铝的溶液，使溶液的pH在8.5-11.2，Al浓度0.03mmol/L-0.5mol/L，快速搅拌，反应池水力停留时间控制在2－30分钟，然后引入沉淀池，静止沉淀10－30分钟，沉淀池出水用作工业及其他用水，沉淀池底泥为镁铝复合沉淀物；镁铝复合沉淀物从沉淀池底排出引入吸附澄清池，在吸附澄清池与深层高含氟量的地下水混合，在一定的水力搅拌条件下，镁铝复合沉淀物吸附去除水中的氟离子，吸附池水力停留时间为2－30分钟，吸附澄清池出水经沉淀、石英砂过滤、或膜过滤固液分离处理得优质低氟水；
（二）、强化共沉淀净化方法
（1）、制备含有Al溶液：根据具体情况，配制铝含量在0.001 mol/L-4mol/L范围的Al溶液；
具体方法有两种：同上述（一）（1）中方法；
（2）、同上述（一）（2）中方法；
（3）、制备含镁离子的溶液：根据具体情况，配制含Mg2＋的溶液，其中镁离子浓度在20-120g/L；
（4）、向含有氟离子的水中，加入20-120mg/L浓度的镁离子、碱和含有铝离子或聚合态铝溶液，或向含有氟离子的水中加入MgO和含有铝离子或聚合态铝溶液，使溶液的pH在8.5-11.2，Al浓度0.03mmol/L-0.5mol/L，快速搅拌2－10分钟，沉淀0.5-4h，上层澄清水即为净化后低氟水，也可将上层澄清水经沉淀、石英砂过滤、或膜过滤固液分离处理得优质低氟水。
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