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活性氧化鋁除氟原理

日期:2019年04月11日 | 17:15 作者:河南銘澤科技 瀏覽:

       活性氧化鋁物理性能好、強度高、無毒、無味,320m2/g左右的比表面積使活力性腐蝕鋁有很大的接觸面積,從而有很好的離子交換能力,0.4cm3/g以上的孔容使其有很高的吸附容量,因為其本身易再生,壽命長,成本相對便宜,在各種除氟方法中,是一種行之有效、經濟實用的方法。那么活性氧化鋁除氟原理就很有必要了解一下。活性氧化鋁除去氟離子分為兩個作用,吸附作用和離子交換作用。最后我們總結一下活性氧化鋁除氟工藝參數。
一、活性氧化鋁的吸附原理
       親水性腐蝕鋁除氟劑本來就是一種吸附材料,高比表面積和高孔容是吸附材料的基本特征,活性氧化鋁具有一定的吸附雜質的作用,其實活性氧化鋁可分為大孔(100~500A)、中孔(40~100A)、微孔(<40A),孔徑分布從10A~500A不等,活性氧化鋁對于小于自身孔徑的分子,都具有一定的吸附能力。水中氟主要以離子狀態存在,在除氟過程主要是從水中去除離子狀態的氟,活性氧化鋁的吸附作用占很小一部份,最重要的還是活性氧化鋁的離子交換能力。
       活性氧化鋁發生物理吸附和離子交換的化學式:
       Al2O3·Al2(SO4)3·XH2O+6F-=Al2O3·2AlF3·XH2O+3SO42-

活性氧化鋁吸附等溫線

二、活性氧化鋁的離子交換原理
       1、生活飲用水中所含的氟主要以離子狀態存在,其在水中的溶解度,遠大于允許含氟量(1mg /L)。所以,除氟工藝主要是從水中去除離子狀態的氟。活性氧化鋁是典型的兩性化合物,在酸性條件下,活性氧化鋁為陰離子交換劑,其對水中陰離子的選擇順序為:OH->PO43->F->SO42- >Cl-
       2、用硫酸鋁再生的活性氧化鋁,在除氟過程中。但交換出的SO42-離子毫克當量數與去除的F-和HCO3-離子毫克當量數之和大致相等這一事實,這說明活性氧化鋁除氟原理主要是離子交換的機理。將活性氧化鋁用硫酸鋁或硫酸處理,使其轉化成R2SO4型,則按照離子交換順序,水中的F-離子可靠交換勢從活性氧化鋁的R2SO4中交換出SO42-離子,從而去掉水中的F-離子。
       3、 在除氟過程中,水中的陽離子并未同F-離子一起被去除,試驗中下式成立:2NaF+R2SO4⇄2RF+Na2SO4。這就說明了用活性氧化鋁除氟,其吸附性能是次要的。用活性氧化鋁的R2SO4型離子交換劑除氟,下列反應式是成立的:
       R2SO4+2F-⇄2RF+SO42-
       R2SO4+2HCO3-⇄2RHCO3+SO42-

活性氧化鋁除氟工藝系統圖

       4、活性氧化鋁交換飽和以后,用硫酸鋁再生。再生過程,是靠再生劑的高濃度戰勝選擇性,使上述反應式向左進行,從而使活性氧化鋁得到再生。也可用1%濃度的NaOH再生,再生后濾層呈堿性,必須進行酸化,使濾層轉為酸性,才能去除水中的F-離子。
       5、實驗證明,將原水pH值調低到5.5左右,為最佳除氟環境。國外除氟裝置多將原水pH值調至5.5~6.5之間運行。不但除氟效果好,相應也比較經濟。國內為節省酸化過程成本,通常將原水pH值小幅度調低,一般控制在6.5~7.0。

地下水活性氧化鋁除氟流程

三、除氟工藝參數
       1、活性氧化鋁的吸附交換容量表示活性氧化鋁對水中氟離子吸附交換的能力。一般以每克活性氧化鋁吸附交換水中的氟離子毫克數( mgF-/g活性氧化鋁),活性氧化鋁的吸附交換容量受原水含氟量高低、原水pH值和堿度、過濾接觸時間、活性氧化鋁濾料粒徑及再生情況等條件影響。在設計中采用活性氧化鋁的除氟容量1~2mg/g作為其設計工作交換容最是穩妥的。
        2、活性氧化鋁濾料粒徑在實際使用中,認為活性氧化鋁濾料的粒徑級配以0.5~2mm為宜,濾料不均勻系數K≤2 。粒徑過大, 則一定量的濾料表面積太小,影響吸附交換容量;粒徑過小,雖可提高濾料表面積,增加吸附交換容量,但在操作過程中易磨攝破碎,損耗較大。

活性氧化鋁顆料

        4、活性氧化鋁濾料層厚度,  一般采用1米~1.5米 。料層厚度過小影響過濾接觸時間,過濾時水流也容易短路, 過大則要增加水頭損失,加大反沖洗強度,能耗高。

 活性氧化鋁除氟設備

        5、過濾接觸時間過濾時,原水與活性氧化鋁濾料的接觸時間長短,對濾料的交換容量影響很大,接觸時間越長,其吸附交換容量越大,接觸時間一般以20~30分鐘為宜。
        6、再生周期,可采用10天左右時間,以再生周期來確定濾料的用量。 

       活性氧化鋁除氟原理一般認為就氟離子交換和物理吸附雙重作用,其中起重要作用的是離子交換作用。

 

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