改性天然礦物濾料在農村飲水降氟中的應用
關鍵詞:農村飲水;天然礦物質:濾料:降氟;除氟
一、高氟水危害及除氟方法
我國是世界上飲水型地方性氟中毒流行最廣、危害最嚴重的國家之一。地方性氟中毒是人體在高氟區的特定地理環境中，從外界長期攝人超過生理需要量的氟積存于骨骼系統引起的一種慢性地方病。
氟在水中極難處理，常用的活性炭和陰陽樹脂類材料對氟進行吸附。以骨炭為原料的除氟劑，其降氟容量高，但材料價格高、強度差、易破碎且出水有腥臭味。活性氧化鋁吸附降氟是比較成熟和常用的方法，我國目前約有70%以上的降氟點采用了此法，但經過多年實踐證明該法還存在一些問題，一是連續運行時間短，很容易出現假疲勞;二是濾料易出現板結現象，使布水與集水不均勻，嚴重影響使用壽命。電滲析、反滲透等方法都可以徹底解決降氟問題，但其設備投資較高，用戶尤其是農村用戶難以承受。選取適宜水源往往受到自然條件限制，許多地區近年采用打深井的方法，即穿透富氟水層取水。但打深井也存在一些問題，一是造價高，一次性投資大;二是有的地方根本打不出水;三是有的深井水仍然氟超標;四是即便深井水符合標準，用一段時間后，地表水就會和深井水溝通，依舊出現氟超標問題。
在尋求除氟方法中，我們采用天然礦物制備除氟濾料，并對除氧性能進行了測試。目前，改性天然礦物濾料除氟方法已在農村飲水工程中應用。
二、天然礦物質濾料的制備及其除氟性能試驗
1試驗條件
試驗原料:硅鋁酸鹽礦物和明礬。
實驗儀器、設備:精密酸度計，氟離子選擇電極，振蕩器，恒溫水浴，焙燒爐，吸附過濾器。
2.試驗方法
(1)天然礦物質濾料的制備
天然礦物質濾料采用如圖1所示工序制備。
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(2)氟化物的測定方法
按照生活飲用水標準檢驗方法
(GB/T 5750.5-2006)規定，采用離子選擇電極法測定水樣中F-離子濃度。
(3)除氟性能試驗方法
①靜態吸附試驗
稱取1g濾料，加人到定量的配制好的或天然的含氟水樣中，恒溫振蕩十靜置24h后，測定水樣的氟離子濃度。
②動態吸附試驗
稱取一定量的濾料裝人吸附過濾器中，使含氟水在一定的流速下連續通過濾料層，同時定時檢測濾后水中氟離子濃度。當濾后水中氟離子濃度達到1.0mg/L時，用5%-6%濃度的明礬對濾料進行沖洗再生。再生后繼續對含氟水進行吸附過濾。如此反復。
3.實驗結果與分析
(1)天然礦物質濾料對水中氟離子的吸附能力
天然礦物質濾料對高氟水中的氟化物具有良好的吸附去除作用，對不同的天然水質條件有較好的適應性，見表1。由表1可以看出，水中硫酸鹽含量對天然礦物質濾料的除氟性能產生影響，硫酸鹽含量高時(>250mg/L時)，濾料對氟的吸附容量略有下降，但仍然能夠達到600mg/kg以上的吸附容量。
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(2)天然礦物質濾料對水中其他有害物質的凈化能力
天然礦物質濾料不僅具有優良的降氟性能，同時對水中其他有害物質也具有良好的凈化能力，見表2。
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(3)天然礦物質濾料的再生能力與運行穩定性
從天然礦物質濾料除氧試驗結果可知，天然礦物質濾料具有良好的再生性能和穩定性。在多達100多次的反復吸附一脫附(再生)過程中，其吸附性能曲線的總體趨勢平穩，沒有發現明顯的性能衰減。
三、在農村降氟改水工程中的應用實例
1.工程概況
天然礦物質濾料的實例應用選在山東省商河縣。當地凈水含氟量3.2mg/L，工程設計處理能力30t/h。工程配置1600mmx3800mm除氟罐3臺，裝填天然礦物質濾料12t。
2.運行情況
將工程運行過程中一個再生周期的跟蹤監測情況繪制成圖，見圖2，其橫坐標為處理水量、縱坐標為出水氟含量。該工程已連續運行2年多，性能穩定，產水含氟量符合國家生活飲用水標準(GB5749-2006)。
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四、結論
①天然礦物質濾料具有優良的降氟能力，對天然高氟水中氟的吸附容量大于600mg/L。
②天然礦物質濾料在降氟的同時也能較好的去除水中其他有害物質。
③天然礦物質濾料具有優良的再生能力和運行穩定性，在100多次的反復吸附一脫附(再生)過程中，未發現明顯的性能衰減。
④與其他水處理方法、水處理材料相比，天然礦物質濾料具有性能穩定、使用方便、操作管理簡單、使用壽命長等優點。
參考文獻:
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