活性氧化鋁除氟原理

      活性氧化鋁是一種多孔性吸附劑，其具有機(jī)械強(qiáng)度、物化穩(wěn)定性、耐高溫及抗腐蝕性能。它對(duì)含氟廢水的處理有著較好的效果。

活性氧化鋁作為常規(guī)除氟劑對(duì)氟有很強(qiáng)的去除能力和選擇性。在Peri 等人的模型中指出,表面干燥的氧化鋁表面分兩層包含氧離子與鋁離子。其中第一層的氧離子與第二層鋁離子相接,而含量為其的一半,因此,有一半的鋁離子暴露在表面上;而第二層的氧離子數(shù)符合Al2O3的Al/O 比。脫水時(shí),第二層上連接的相鄰氫氧根離子脫去一分子的水。2/3的OH-被脫去后,殘留一個(gè)OH- 和一個(gè)暴露的鋁離子。該鋁離子與三個(gè)氧離子相連,可以吸附水,氨,烴等多電子化合物 。因此,以活性氧化鋁作為吸附劑可以用來(lái)吸附在水中存在的氟離子。[3]

其反應(yīng)通式為：

[AlxOy(OH)z](OH)(3x-2y-z)+ (3x-2y-z)F-→[AlxOy(OH)z]F(3x-2y-z)↓+ (3x-2y-z)OH-

即F-，通過(guò)離散、紊流及分子擴(kuò)散作用由水體遷移到邊界層內(nèi)，而后由分子擴(kuò)散到顆粒表面及孔隙中去，并與活性氧化鋁中的聚合鋁發(fā)生沉淀反應(yīng)，同時(shí)釋放出等量的OH-使水的pH值上升。又因鋁、氟化合物的性質(zhì)與活性氧化鋁本身的性質(zhì)差異，使沉淀物與顆粒本身結(jié)合不夠緊密，故易在強(qiáng)動(dòng)力條件下脫落并進(jìn)入水體，在除氟器中表現(xiàn)為部分脫落被濾床的過(guò)濾作用所攔截，使其大部仍留在濾床中。

活性氧化鋁作吸附劑吸附過(guò)濾活性氧化鋁系用氧化鋁的水化物經(jīng)400℃~600℃灼燒而成，或用一般的氧化鋁投加堿性金屬離子在400℃~500℃下燃燒成白色顆粒狀多孔吸附劑。該法作用機(jī)理是：氟被吸附在吸附劑表面生成難溶氟化物，同時(shí)吸附劑上的SO42–可交換水中F-及HCO3ˉ等其他陰離子。吸附劑可放于濾池中，厚度一般采用700~1000mm，粒徑0.5~2.5mm，過(guò)濾速度1.5~2.5m/n，承托層采用卵石，厚400~700mm，加酸調(diào)節(jié)原水pH 至5.5~6.5。采用小顆粒活性氧化鋁(比表面積大)可以提高去氟效果，降低制水成本。當(dāng)吸附劑除氟能力達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，可將硫酸鋁配制成1%~2%的溶液，以0.6m/n 流速通過(guò)濾柱6~8min(需用量約為除氟量的60 倍)使其再生，之后重復(fù)使用。該法除氟能力強(qiáng)，為去除氟化物等多種無(wú)機(jī)離子的最佳技術(shù)。