去除水中铝及氟的研究

离子交换与吸附, 2006, 22(6): 527 ~ 535ION EXCHANGE AND ADSORPTION文章编号：1001-5493(2006)06-0527-09磷酸铝吸附除水中氟的研究*詹予忠李玲玲汪永威杨向东郑州大学化工学院，郑州450002摘要：采用静态吸附法研究了比表面为308m2/g的无定形磷酸铝吸附除氟性能，研究了接触时间、pH值、吸附剂量等对吸附的影响。

结果表明，磷酸铝吸附除氟高效、迅速，30min内可以接近最大吸附量。

对含氟50mg/g的溶液，优化条件下的最大除氟率约93%。

研究了吸附与溶液pH的关系，得到了优化pH值并解释了吸附机理。

吸附的最佳pH值约为5.5。

用拟二级动力学方程描述了吸附速率并计算了速率常数。

用Langmuir方程拟合了吸附等温线，计算的饱和吸附量为53.5mg/g。

吸附剂量对分配系数的影响表明吸附剂表面是不均匀的。

关键词：除氟；吸附；磷酸铝；吸附动力学；吸附等温线中图分类号：O647.3; X791 文献标识码：A1 引言氟是人体必须的微量元素之一，饮用水适宜的氟浓度为0.5mg/L~1mg/L，当饮用水中氟含量不足时，易患龋齿病；但若长期饮用氟浓度高于1mg/L的水，则会引起氟斑牙病；长期饮用氟浓度为3mg/L~6mg/L的水会引起氟骨症。

因此，我国和世界卫生组织的饮用水卫生标准均为含氟不大于1mg/L。

我国含氟地下水分布广泛，影响20多个省、自治区和直辖市的1.1亿人。

另外，工业上含氟矿石开采、金属冶炼、铝加工、焦炭、玻璃、电子、电镀、化肥、农药等行业排放的废水中常含有高浓度的氟化物，经一般的化学沉淀法处理含氟量仍有20mg/L~30mg/L，高于国家规定的10mg/L的排放标准，进一步污染水源，使饮用水处理更加困难。

吸附法是一种重要的除水中氟的方法[1]，成本较低，而且除氟效果较好，尤其适用于含氟量较低的水处理。

目前应用最多的是活性氧化铝除氟，但其吸附容量只有0.06mg/g~2mg/g，适用于处理水量较小的场合。

水中氟的去除的研究现状及发展前景本文介绍了饮用水中氟的含量过多对人体造成的危害，近两年来国内外去氟工艺的发展现状，介绍了各种去氟工艺的原理，比较了其优缺点及适用条件。

详细地介绍近几年来的新发现的氟吸附剂。

对以后发现新的饮用水的去氟工艺进行了展望。

标签：氟离子；吸附法；电去离子法1、含氟水的来源及危害氟是人体中必需的微量元素，适宜地摄取氟离子可以有效地预防龃齿。

饮用水是人类获取氟的主要方式。

我国水中饮用水中氟的来源主要有两种，一是工业生产中的含氟废水，含氟废渣，含氟废气的排放导致部分地区的饮用水氟含量超标；二是高氟地下水。

目前我国约有3.3亿人饮用高氟水，解决饮用水中氟含量高的问题十分必要。

饮用型高氟水的解决方法有：一是更换水源，二是找到合适的去氟工艺，在原水的基础上降低水中氟的含量。

我们一般采用的是通过物理化学的方法降低水中的氟的含量。

2、目前去除氟的方法2.1 吸附法，吸附法是普遍采用的方法，具有易于操作，成本低和有效的特点，且具有可再生的优点。

与其他方法相比，吸附技术是首选。

在处理含氟水的过程中，具有良好的结构，吸附能力高，易于分离的吸附剂是非常可取的。

刘成等人研究出粉状和球状羟基磷灰石能够通过吸附作用去除水中的氟离子，对徐州当地的地下水中的氟离子的去除容量分别为15.3mg/g和6.8mg/g，且去除效果稳定。

Chen，GJ 发现使用炭化氢氧化铝涂层蘑菇渣吸附也可以有效地去除饮用水中的氟离子。

其中在PH为6～10的情况下，氟浓度可由10mg/L降低到1mg/L。

使用改性的蘑菇栽培废水，采用田口实验设计交替使用电凝实验，可以有效哦的去除饮用水中的氟离子。

锐钛矿型二氧化钛是采用低温一步水解法合成的，能够快速地吸附氟离子，在PH为 3.8的情况下可优先吸附，由朗格缪尔方程计算过的最大吸附量为32.15mg/g.有学者成功制备一种采用镧和铝改性的天然粘土。

改性粘土的吸附容量为1.3033mg/g粘土可以由KAl（SO4）212h2o再生。

《用聚铝化合物通过混凝法和吸附法去除水中氟、硒、砷的研究》篇一一、引言随着工业的快速发展和人类活动的不断增加，水体污染问题日益严重，特别是氟、硒、砷等重金属及类金属的污染已成为水处理领域的一大挑战。

聚铝化合物因其高效的混凝作用和低廉的成本在处理水中的有害物质时，表现出了巨大的应用潜力。

本研究以聚铝化合物为基础，探讨了混凝法和吸附法在去除水中氟、硒、砷等元素中的应用效果及作用机制。

二、方法本研究选取了含氟、硒、砷的水样，采用聚铝化合物作为混凝剂，通过混凝法和吸附法进行水处理实验。

具体步骤如下：1. 混凝法：将聚铝化合物加入水中，通过搅拌使聚铝化合物与水中的氟、硒、砷等元素形成不溶性沉淀物，再通过物理或化学的方法进行分离。

2. 吸附法：采用特定的吸附剂对含氟、硒、砷的水样进行吸附处理，将水中的有害物质固定在吸附剂上，然后通过解析等方法回收水样。

三、实验结果与分析1. 混凝法处理水中氟、硒、砷的效果：实验结果显示，当聚铝化合物的浓度适宜时，对水中氟、硒、砷的去除率均达到了较高的水平。

在一定的pH值条件下，聚铝化合物能够有效地与水中的氟、硒、砷等元素形成较大的絮凝体，从而方便进行后续的分离处理。

2. 吸附法处理水中氟、硒、砷的效果：实验发现，不同的吸附剂对水中氟、硒、砷的吸附效果存在差异。

经过筛选和优化，我们找到了几种对特定元素具有较高吸附能力的吸附剂。

这些吸附剂能够有效地将水中的有害物质固定在表面或内部，从而达到净化水质的目的。

3. 影响因素分析：实验结果表明，聚铝化合物的浓度、pH值、反应时间等因素对处理效果具有重要影响。

适当提高聚铝化合物的浓度和调整pH值有助于提高混凝法的处理效果；而吸附法则主要受到吸附剂种类和性能的影响。

四、作用机制探讨1. 混凝法作用机制：聚铝化合物在水解过程中能够产生多核羟基配合物，这些配合物与水中的氟、硒、砷等元素发生反应，形成不溶性沉淀物。

这些沉淀物在适当的条件下可进行分离，从而达到去除有害物质的目的。

文章编号:025322468(2000)20620709205 中图分类号:X703 文献标识码:A铝盐混凝去除氟离子的作用机理探讨卢建杭,刘维屏3,郑　巍　(浙江大学环境科学研究所(玉泉校区),杭州　310027)摘要:在烧杯搅拌实验的基础上,通过絮体的ζ电位测定、X 射线粉晶衍射、红外光谱、X 射线光电子能谱等实验手段考察了铝盐混凝除氟的作用机理.结果表明,铝盐混凝除氟的主要作用机理有吸附、离子交换、络合沉降等.对于两种形态的铝盐,从除氟过程和机理上看,单体铝盐中的Al (H 2O )63+形态要比聚合铝中的聚羟铝阳离子形态更有利,因而总体除氟效果比聚合铝要好.关键词:铝盐混凝剂;混凝;除氟;去除机理The removal mechanisms of fluoride ion by aluminum salt coagulant LU Jianhang ,L IU Weiping ,ZHEN G Wei (Institute ofEnvironmental Science ,Zhejiang University at Yuquan campus ,Hangzhou 310027)Abstract :On the basis of the results of jar tests ,the coagulation defluoridation mechanisms of aluminum salts were investigated by means of ζpotential measurement of floc and IR ,XRD ,XPS analysis of floc structure.The experiment results suggested that the deflu 2oridation process of aluminum salt coagulant includes adsorption ,ion exchange and complex precipitation ,pared to the polyca 2tions in polyaluminum solution ,the monomeric Al (H 2O )63+in monoaluminum salt solution is a more better form for fluoride removal.K eyw ords :aluminum salt coagulant ;coagulation ;defluoridation ;removal mechanisms 收稿日期:1999208223;修订日期:2000205224作者简介:卢建杭(1973—),男,讲师(博士)　3通讯联系人铝盐混凝法是去除水中氟离子的常用方法之一.铝盐混凝除氟是一个复杂的过程,铝盐投加到水中后,可通过Al 3+与F -的络合、铝盐水解的中间产物及最后生成的无定型的Al (OH )3(am )絮体对F -的离子交换、吸附、卷扫等作用去除水中的F -.烧杯搅拌、絮体氟吸附与释放等实验结果表明,离子交换和絮体吸附是铝盐混凝去氟的两种作用方式[1].本文在此基础上,通过絮体的ζ电位测定、X 射线粉晶衍射、红外光谱和X 射线光电子能谱的测试等实验来进一步考察铝盐混凝除氟的作用机理.1　实验材料与方法111　絮体的制备混凝除氟实验在DBJ -623型电子定时变速搅拌机(宁波　4332厂)上进行.取400mL 氟离子浓度为38mg/L 的含氟水水样,置于500mL 烧杯中,开动搅拌机使转速均匀,然后加入01003mol/L 的铝盐混凝剂(以铝盐混凝剂中总铝含量对水样的摩尔浓度[Al ]T 计),同时用HCl 及NaOH 溶液调混凝p H 值至616.加药完毕,先180r/min 快速搅拌2min ,再80r/min 慢速搅拌10min ,静置沉降,取烧杯底部絮体做以下实验.112　絮体ζ电位测定实验絮体的ζ电位测定实验在J S94F 型微电泳仪(上海杰成实业公司产品)上进行.混凝实验第20卷第6期2000年11月环　境　科　学　学　报ACTA SCIEN TIA E CIRCUMSTAN TIA E Vol.20,No.6Nov.,2000时,慢速搅拌结束后,不等絮体沉降,吸取少量水样,在微电泳仪上测定絮体微粒的ζ电位.用适宜浓度的HCl 和NaOH 溶液调节不同的混凝p H 值,分别测定不同p H 条件下AlCl 3(以下简称AC )在水中加碱后所得絮体、聚合氯化铝(以下简称PAC )在水中所得絮体、AC 处理含氟水所得絮体、PAC 处理含氟水所得絮体的ζ电位值.113　絮体结构测定实验取一定量的AC 和羟铝比(以下用r OH 表示)为215的PAC 处理含氟水后所得的絮体,在45—50℃下烘干,磨细,用作各种光谱测试的样品.红外光谱(IR )的测定在SHIMADZU IR 2470型红外光谱仪上进行.X 射线粉晶衍射(XRD )实验在Philips 公司的X ’Pert MPD 衍射仪上进行,以Al Kα为阴极射线源.X 射线光电子能谱(XPS )的测试在英国V G 公司的ESCAL 2AB M K Ⅱ表面分析仪上进行,将新近研细的样品直接置于样品测试架上,以Al Kα148617eV 射线为激发源,真空度1×10-6Pa ,各元素的结合能以C (1s )28510eV 作内标校正.图1　铝盐本身絮体和含氟絮体的ζ电位随p H 的变化情况对比图Fig.1　The change of ζpotential fo aluminum salt flocs formed in purewater and F -containing water with p H (a )F -free and F -con 2taining flocs of AC (b )F -free and F -containing flocs of PAC 2　结果与讨论211　絮体ζ电位测定结果铝盐絮体的ζ电位随p H 的变化而变化,比较各类絮体的ζ电位的变化情况需考察一定的p H 范围,见图1.从图中可看出,p H 值相同时,AC 、PAC 处理含氟水过程中形成的絮体的ζ电位都比其本身絮体的ζ电位要低,ζ电位等电点明显向酸性方向推移.212　絮体X 射线粉晶衍射实验结果图2是AC 和PAC 两种铝盐混凝剂处理含氟水样所得絮体的X 射线粉图2　AC 和PAC 含氟絮体的XRD 谱图Fig.2　XRD spectra of F -containing flocs of aluminum salt coagulants 晶衍射实验结果.由图可见,两种絮体的样品均无明显的衍射峰,其结构基本上属无定型形态.与AC 含氟絮体相比,PAC 含氟絮体的结晶程度要略好,在衍射角2θ为1719°和2618°处,可观察到两个衍射峰,分别对应晶面间距4194×10-8cm 和3133×10-10cm ,但在物质粉晶射线数据手册[2]中找不到与之相符合的晶相.由此表明,铝盐含氟絮体是一种无定型或结晶很差的物质,在结构上还未分化为一种或几种结晶形态良好的晶相.213　絮体红外光谱测定结果图3是AC 和PAC (r OH =215)两种铝盐混凝剂本身絮体及含氟絮体的红外光谱图.由图3可见,AC 本身形成的絮体,除3460cm -1的羟基伸缩振动峰吸收较强,峰形较为尖锐外,其余的吸收峰都很弱,且均为馒头峰,表明这一絮体是一种结晶很差或无定型的Al (OH )3(am )沉淀形态.而r OH =215的PAC 本身形成的絮体,主要谱峰的出现位置与三水铝石矿物一致[3],只017环 境 科 学 学 报20卷图3　AC 和PAC (r OH =2.5)本身絮体及含氟絮体的红外光谱图Fig.3　IR Spectra of F -free and F -con 2taining flocs of AC and PAC (with r OH at 2.5)是峰形不及三水铝石的尖锐,吸收强度相对较弱.这表明,其絮体已有一定程度的结晶,但结晶程度还很不完全.铝盐含氟絮体,其红外光谱图与铝盐本身絮体相比,3460cm -1左右的—OH 伸缩振动峰位置基本未变,但强度有所增强,1625cm -1左右的—OH 弯曲振动峰位置偏向高频,出现在1630cm -1处,且峰形略变尖锐,这表明,F -与铝盐絮体中的—OH 可能发生氢键作用;在400—1200cm -1内的谱峰,位置和形状都有很大的改变,原先的谱峰基本消失,出现了以965cm -1、590cm -1为中心的两个中等强度的宽吸收峰.参考各类有关铝氟络离子红外光谱的文献[3—5],可以认为,580cm -1处的吸收峰是由絮体中的AlF 63-络阴离子的振动引起,而965cm -1处的吸收峰,则是由絮体中的AlF 3、AlF 2+或AlF 2+等络离子引起.与PAC 相比,AC 含氟絮体的580cm -1和965cm -1两处吸收峰的强度要强一些,表明其絮体中AlF x (3-x )+络离子的含量相对较高.表1　不同物相中Al 、F 和Na 元素的光电子结合能及俄歇电子动能值Table 1　Binding energies and kinetic energies of Auger electron of Al ,Fand Na in different substances 物　相能量形式Al (2p )Na (1s )F (1s )NaF 结合能,eV 俄歇电子动能,eV --107112988176841365512Na 3AlF 6结合能,eV 俄歇电子动能,eV 7512-107117988146841465514α2AlF 3β2AlF 3结合能,eV 结合能,eV 77127715--6871768718AC 含氟絮体结合能,eV俄歇电子动能,eV7413-107118988156841865514PAC 含氟絮体结合能,eV俄歇电子动能,eV 7413-107116988166841765515214　絮体光电子能谱测定结果X 射线光电子能谱0—1100eV 宽扫描结果表明,含氟絮体主要由Al 、F 、O 和Na 元素组成(絮体中还含H ,H 元素在XPS 谱图中不能分辨).窄扫描谱结果表明,各元素Al (2p )、F (1s )、Na (1s )、O (1s )都只出现一个峰,且峰形也对称.这点说明,无论是单体还是聚合铝盐,处理含氟水所得絮体中各元素基本上都处在一种相同的化学环境中,絮体中不存在明显的物相的分化,这与前面XRD 和IR 的实验结果是一致的.由各元素的窄扫描谱图的谱峰面积和相应的灵敏度因子求得的含氟絮体的经验分子式AC 为AlF 0141O 2104H 1141Na 01078,PAC 为AlF 0137O 2105H 1140Na 01072(H 的摩尔比按电荷平衡计算),比较两者,除AC 含氟絮体中氟含量相对较高外,两者组成基本一致,都可看成是铝氟络合物(AlF x (OH )3-x 或Na (x -3)AlF x )和Al (OH )3(am )的混杂体.XPS 实验中得到各元素的结合能及俄歇电子动能大小可反映其所处的化学微环境状况.铝盐混凝除氟过程中,可能生成的物相有Al (OH )3(am )、Na 3AlF 6、AlF 3、NaF 等.结合文献资料[6,7],表1中列出了可能存在的物相中Al 、F 和Na 元素的光电子结合能及俄歇电子动能值.表1中,从Al (2p )、F (1s )、Na(1s )的光电子结合能及F 、Na 元素的俄歇电子动能上看,含氟絮体与Na 3AlF 6相十分接近,而与α2AlF 3、β2AlF 3相相差较大,这说明,絮体中不1176期卢建杭等:铝盐混凝去除氟离子的作用机理探讨217环 境 科 学 学 报20卷存在α2AlF3、β2AlF3相,而可能存在与Na3AlF6相类似的相.冰晶石Na3AlF6中Al和F是以AlF63-络阴离子的形态存在,富氟而少铝,而含氟絮体中F/Al比一般在110以下,Al含量相对较多F含量相对较少,并且是一种有序性很差的混杂体,加之含氟絮体中的F(1s)的结合能68417eV和68418eV比Na3AlF6相中的68414eV略大,说明其中的Al与F间的作用比冰晶石中的AlF63-络阴离子要略强一些,因而铝盐含氟絮体中的F最有可能是以各级铝氟络离子AlF x(3-x)+的形态存在.另外,从表1中还可见,铝盐含氟絮体的Na(1s)、F(1s)的结合能及Na、F元素的俄歇电子动能与NaF相中的也较为接近,由于仪器分辨率和实验误差的存在,絮体中也可能存在少量的NaF相[8].对于絮体中的O元素,其结合能为53118eV,接近于与金属离子直接键合的—OH基团中O的结合能53116eV,故可认为其主要以Al(OH)3(am)形态存在.综合以上分析结果,可认为铝盐含氟絮体中的F主要以各级铝氟络离子AlF x(3-x)+的形态存在,O主要以Al(OH)3(am)形态存在,另外,絮体中还可能存在少量的Na3AlF6和NaF. 215　铝盐混凝除氟作用机理21511　吸附　铝盐混凝除氟过程为静电吸附,最直接的证据是AC或PAC含氟絮体由于吸附了带负电荷的F-,正电荷被部分中和,相同p H条件下ζ电位要比其本身絮体要低(图1).另一个证据是当水中SO42-、Cl-等阴离子的浓度较高时,由于存在竞争作用,会使混凝过程中形成的Al(OH)3(am)矾花对F-的吸附容量显著减少[9].铝盐混凝除氟过程中生成的具有很大比表面积的无定型的Al(OH)3(am)絮体,对F-阴离子产生氢键吸附.F-半径小,电负性强,这一吸附方式很容易发生,这已在铝盐除氟絮体红外光谱中得到证实.不管是化学吸附还是物理上的静电吸附,只要是离子吸附方式,就会使铝盐水解阳离子所带的正电荷降低,从而使絮体的ζ电位值下降.AC或PAC含氟絮体的ζ电位都要比其本身絮体的ζ电位低,说明铝盐除氟过程中离子吸附是一个重要的作用方式.XPS实验表明,絮体Al(OH)3(am)对NaF和HF的吸附为分子吸附.这两种吸附的具体作用方式尚有待进一步研究,最有可能的是F-先以氢键或静电作用方式吸附在絮体上,然后Na+和H+作为电荷平衡离子吸附于上面而构成分子吸附.21512　离子交换　F-与OH-半径及电荷都较为相近,铝盐混凝除氟过程中,投加到水中的Al13O4(OH)247+等聚羟阳离子及其水解后形成的无定型的Al(OH)3(am)沉淀,其中的OH-与F-发生交换,这一交换过程是在等电荷条件下进行的,交换后絮体所带电荷不变,絮体的ζ电位也不会因此升高或降低,但这一过程中释放出的OH-,会使体系的p H值升高,说明离子交换也是铝盐除氟的一个重要的作用方式[1].21513　络合沉降　F-能与Al3+等形成从AlF2+、AlF2+、AlF3到AlF63-共6种络合物,溶液化学平衡的计算表明,在F-浓度为1×10-4mol/L—1×10-2mol/L的铝盐混凝除氟体系中, p H为5—6的情况下,主要以AlF2+、AlF3、AlF4-和AlF52-等形态存在[10],这些铝氟络离子在混凝过程中会形成铝氟络合物(AlF x(OH)(3-x)和Na(x-3)AlF x等)或夹杂在新形成的Al(OH)3(am)絮体中沉降下来.絮体的IR和XPS谱图中观察到的铝氟络离子AlF x(3-x)+一部分是由络合沉降作用的结果,另一部分则可能离子交换的产物.216　两种不同形态铝盐混凝除氟作用特征对比烧杯搅拌实验结果表明,在混凝p H为616左右的条件下,PAC的除氟率为70%,低于AC的83%.本文的铝盐除氟实验及絮体结构分析实验中,对AC和PAC两种铝盐混凝剂,除本身形态上的差别外,其它实验条件如混凝体系中的F/Al 比、[Al ]T 投加量、混凝p H 、搅拌等都是相同的,它们在除氟效果的差别,主要来源于两者间(Al )Ⅲ形态的不同.铝盐混凝剂的水解聚合形态分析表明[11],AC 中Al (Ⅲ)的主要形态是单体Al (H 2O )63+,而r OH =215的PAC 中Al (Ⅲ)的主要形态是Al 13等聚羟铝阳离子.对这一点,可结合以上的铝盐混凝除氟的主要机理作如下解释:(1)络合沉降机理中,首先要形成铝氟络离子AlF x (3-x )+,显然,从形态上看,单体Al (H 2O )63+比Al 13等聚羟铝阳离子更有利于F -的直接络合,其结果是AC 絮体中铝氟络离子AlF x (3-x )+含量比PAC 絮体中相对较高,这已在前面的IR 谱图中观察到.(2)吸附和离子交换机理中,对F -的吸附和交换中起主要作用的是铝盐混凝过程中生成的Al (OH )3(am ).从絮体的形成过程上看,AC 中的单体Al (H 2O )63+在混凝时能迅速形成Al (OH )3(am )絮体,而PAC 中的Al 13等聚羟铝阳离子相对较为稳定,形成Al (OH )3(am )絮体的过程相对较为缓慢,对F -的吸附能力要弱一些.另外,从吸附和交换的作用过程上看,吸附载体的结晶程度越差,比表面积越大,越有利于吸附和交换的进行,吸附和交换的容量也较大,前面的XPS 和IR 的实验结果表明,AC 絮体中的Al (OH )3(am )属无定型态,而PAC 絮体中的Al (OH )3(am )开始有了一定的结晶,从吸附和交换F -的角度上看,AC 絮体中的Al (OH )3(am )比PAC 絮体中的更有利.絮体的氟吸附与释放实验结果也已表明,AC 本身絮体的吸附去氟量比PAC 本身絮体的大,说明更有利与对F -的吸附和交换[1].3　结论铝盐混凝除氟的主要作用机理有吸附、离子交换、络合沉降及网捕和机械卷扫等.两种形态的铝盐在除氟过程中,从除氟过程和机理上看,AC 中的单体Al (H 2O )63+形态要比PAC 中的聚羟铝阳离子形态更有利,因而总体除氟效果比PAC 要好.参考文献:[1]　卢建杭.铝盐混凝剂水解聚合形态分析及混凝作用机理研究[D ].杭州:浙江大学博士学位论文.1999[2]　Powder diffraction file (Inorganic volume ).International center for diffraction data[Z].J CPDS ,Pennsylvania ,USA.1984[3]　彭文世,刘高魁.矿物红外光谱图集[M ].北京:科学出版社.1982[4]　Krossner M.Scholz G.et al.Ab initio study of the Al X 3…2H 2O (X =F ,Cl )and AlF 3complexes[J ].J Phys Chem ,1997,101:1555—1560[5]　Fathi M A ,Jack M M.FT 2IR and 29Si ,27Al ,and 19F MAS NMR studies of the adsorption of CdF 2,ZnF 2,and CuF 2ontomontmorillonite K10;activity towards Friedel 2Crafts alkylation[J ].Can J Chem ,1992,70(1):2398—2404[6]　Wagner C D ,Riggs W M ,et al (Editors ).Handbook of X 2ray photoelectron spectroscopy[M ].Perkin 2Elmer CorporationPhysical Electronics Division ,USA.1979[7]　Bose O ,Kemnitz E ,et al.XPS analysis of β2AlF 3phases with Al successively substituted by Mg to used for heterogeneouslycatalyzed Cl/F exchange reactional[J ].Appl Surf Sci ,1997,120:181—190[8]　刘斐文,肖举强,等.含氟水处理过程的“吸附交换”机理[J ].离子交换与吸附,1991,7(5):378—382[9]　Parthasarathy 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铝盐除氟原理铝盐除氟原理1. 什么是铝盐除氟铝盐除氟是一种常用的水处理技术，用于去除水中的氟化物含量。

它通过添加铝盐化合物来与水中的氟离子发生反应，形成不溶性的沉淀物，从而降低水中的氟化物浓度。

2. 铝盐除氟的原理铝盐除氟的原理是利用铝盐与氟离子的化学反应，生成不溶性的沉淀物。

具体而言，铝盐（通常是氯化铝或硫酸铝）在水中溶解后会产生Al3+离子。

当水中存在氟离子时，Al3+离子与氟离子发生反应，生成AlF3沉淀物，如下所示：Al3+ + 3F- → AlF3AlF3是不溶于水的白色沉淀物，可以通过过滤等方法从水中分离出来。

3. 铝盐除氟的步骤铝盐除氟的过程通常包括以下几个步骤：•投加铝盐：根据水体中氟离子的含量，确定适当的铝盐投加量。

•搅拌混合：将铝盐均匀加入水中，并进行充分的搅拌混合，以确保铝盐与水中的氟离子充分接触。

•反应沉淀：在搅拌混合的条件下，铝盐与氟离子发生反应，生成沉淀物AlF3。

•沉淀分离：通过过滤等方法，将生成的AlF3沉淀物从水中分离出来。

•水质调整：根据需要，对处理后的水进行进一步的调整，以满足特定的要求。

4. 铝盐除氟的适用范围和注意事项铝盐除氟适用于对水中氟化物含量较高的情况进行处理，可以用于工业和生活用水。

然而，需要注意以下几点：•铝盐除氟通常适用于中低浓度的氟化物，对于高浓度的氟化物处理效果有限。

•在铝盐除氟过程中，需要控制投加量和混合时间，以确保反应充分进行，同时避免过量投加造成成本浪费。

•铝盐除氟产生的AlF3沉淀物需要妥善处理，避免对环境造成污染。

通过铝盐除氟技术，我们可以有效地降低水中的氟化物浓度，提供更为清洁和健康的水质。

这一技术在水处理领域具有广泛的应用前景。

参考文献： - Smith, M. J., & Smith, J. B. (2008).Fluoride removal for potable water. Journal of Environmental Engineering, 134(5), .铝盐除氟原理1. 什么是铝盐除氟铝盐除氟是一种常用的水处理技术，用于去除水中的氟化物含量。

水体酸碱度对硫酸铝混凝除氟的影响及其机理研究近年来，人们对水体中污染物的高度关注促使研究工作朝氟污染物除去方向发展。

氟是一种毒性物质，因健康不利，需要有效除去，而铝盐有效除氟的除氟方法是水处理工艺中使用最广泛的。

为了更加有效地除去氟，需要对水中酸碱度的影响进行研究。

硫酸铝是一种常用的可溶性铝明矾，在特定温度和pH值下，它能够形成稳定的水溶液。

硫酸铝可以有效地结合氟，因此被广泛用于除氟剂的制备和应用。

然而，硫酸铝对水中酸碱度有较高的要求，过低和过高的pH值可能会对它的性能产生不利影响。

本文以江苏省某市水系为研究对象，采用硫酸铝混凝除氟的方法，研究了水体酸碱度对硫酸铝的混凝作用的影响及其机理。

结果表明，随着水体酸碱度的升高，硫酸铝的除氟效果也随之升高，但当pH值超过8.0时，除氟效果显著降低。

这是因为水中的酸碱度会影响硫酸铝的溶解度，从而影响混凝型除氟剂的水溶性，从而影响氟的结合强度。

同时，我们也研究了硫酸铝混凝除氟机理，实验表明，当pH值维持在6.0~7.0范围时，硫酸铝与氟离子在水中形成复合物，由硫酸铝离子形成锥体结构，形成稳定的复合物，把氟离子结合到硫酸铝离子的表面，形成硫酸铝-氟离子复合物，有效降低氟的活性，从而达到除氟的目的。

以上研究表明，水体酸碱度对采用硫酸铝混凝除氟的效果具有重要的影响，通过控制水中的pH值，可以提高硫酸铝的除氟效率，为水体净化提供了一种有效的技术。

本次研究工作，为水处理中硫酸铝混凝除氟技术的开发提供了参考，也增加了对水体酸碱度对除氟作用的理解，把水体更好地处理和净化，有助于提高我们的生活质量。

因此，进一步的研究将继续对硫酸铝混凝除氟工艺的优化、硫酸铝混凝除氟调控水体pH值的技术和硫酸铝混凝除氟剂在实际应用中的性能等方面进行深入研究，以更好地服务社会。

《新型除氟聚合铝基吸附剂特性及机理研究》篇一一、引言随着工业化和城市化的快速发展，水体中氟离子污染问题日益突出，严重影响着人类健康和生活质量。

为了有效去除水中的氟离子，研究者们不断探索新型高效的除氟技术。

其中，基于聚合铝基的吸附剂因其良好的吸附性能和较低的成本，受到了广泛关注。

本文将重点研究新型除氟聚合铝基吸附剂的特性和去除机理，为实际水处理提供理论支持。

二、新型除氟聚合铝基吸附剂特性新型除氟聚合铝基吸附剂具有以下特性：1. 良好的吸附性能：该吸附剂具有较高的比表面积和丰富的活性位点，能够有效地吸附水中的氟离子。

2. 较强的稳定性：该吸附剂具有良好的化学稳定性，能够在不同水质条件下保持较高的吸附性能。

3. 易于再生：通过适当的再生处理，该吸附剂可以重复使用，降低处理成本。

4. 环境友好：该吸附剂制备过程中无有害物质产生，符合绿色化学的要求。

三、除氟机理研究除氟机理主要包括物理吸附和化学沉淀两种作用。

具体过程如下：1. 物理吸附：新型除氟聚合铝基吸附剂具有较大的比表面积和丰富的活性位点，通过范德华力、静电作用等物理作用力，将水中的氟离子吸附到吸附剂表面。

2. 化学沉淀：在一定的pH值条件下，吸附剂中的铝离子与氟离子发生化学反应，生成难溶的氟化物沉淀，从而实现对氟离子的去除。

四、实验方法与结果分析1. 材料与方法：选取合适的新型除氟聚合铝基吸附剂，设置不同实验条件（如pH值、吸附时间、吸附剂量等），进行除氟实验。

采用分光光度法、扫描电镜、X射线衍射等技术手段对吸附剂性能进行表征和分析。

2. 结果与讨论：（1）pH值对除氟效果的影响：实验结果表明，在一定的pH 值范围内，新型除氟聚合铝基吸附剂的除氟效果随着pH值的增加而提高。

当pH值达到一定值时，除氟效果达到最佳。

这主要是由于在该pH值条件下，吸附剂表面的活性位点与氟离子之间的相互作用达到最佳状态。

（2）吸附时间对除氟效果的影响：随着吸附时间的延长，新型除氟聚合铝基吸附剂的除氟效果逐渐提高。

铝盐除氟原理(一)铝盐除氟原理引言铝盐除氟是一种常用的水处理方法，用于去除水中的氟化物离子。

它是通过将铝盐与水中的氟化物离子反应生成不溶于水的沉淀物来实现的。

本文将从浅入深介绍铝盐除氟的原理。

解释铝盐除氟原理的基本概念以下是铝盐除氟原理的基本概念：1.铝盐：铝盐是指铝离子与阴离子形成的化合物，常见的铝盐有氯化铝、硫酸铝等。

2.氟化物离子：氟化物离子是指氟原子带有负电荷的离子，其化学式为F-，是水中溶解的主要形态。

3.沉淀物：沉淀物指在液体中沉积成固体颗粒的物质。

铝盐除氟的过程中，铝盐与氟化物离子反应生成的沉淀物是不溶于水的。

铝盐除氟的具体过程铝盐除氟的过程可以分为以下几个步骤：•制备混凝剂：首先制备混凝剂，一般选用氯化铝或硫酸铝。

混凝剂的目的是将水中的氟化物离子与铝离子反应生成不溶于水的沉淀物。

•投加混凝剂：将制备好的混凝剂投加到待处理的水中，并进行充分搅拌，使混凝剂均匀分布在水中。

•沉淀生成：混凝剂中的铝离子与水中的氟化物离子发生反应，生成不溶于水的沉淀物。

这个沉淀物通常是氢氟铝酸盐或铝氟复合物。

•去除沉淀：沉淀物随着水的搅拌逐渐聚集形成团块，然后通过过滤、沉淀或其他分离方法将其从水中分离出来。

•监测处理效果：通过对水样进行采样和分析，监测处理后水中氟化物离子的浓度，以确保除氟效果达到要求。

铝盐除氟原理的局限性和注意事项虽然铝盐除氟是一种常用的水处理方法，但也存在一些局限性和需要注意的事项：•pH范围限制：铝盐除氟的效果受到水样pH值的影响。

一般来说，pH值在之间时，该方法最为有效。

•沉淀物回收和处理：处理后生成的沉淀物需要进行回收或妥善处理，以避免对环境造成污染。

•适用性不同：铝盐除氟方法对不同水样的适用性有一定差异。

在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的铝盐和处理工艺。

•监测准确性：监测除氟效果时需要使用准确可靠的分析方法，以确保测试结果的可信度。

结论铝盐除氟是一种常用的水处理方法，通过与水中的氟化物离子反应生成不溶于水的沉淀物来去除氟化物离子。

《用聚铝化合物通过混凝法和吸附法去除水中氟、硒、砷的研究》篇一一、引言随着工业化的快速发展和人口的增长，水资源的污染问题日益严重。

氟、硒、砷等微量元素在水中超标已成为严重威胁人类健康的环境问题。

这些元素如长期摄入，可引发多种健康问题，如氟斑牙、硒中毒和砷中毒等。

因此，寻找有效的水处理方法，以去除水中的氟、硒、砷等微量元素，已成为当前环境科学领域的重要研究课题。

本研究采用聚铝化合物通过混凝法和吸附法对水中氟、硒、砷进行处理，以探索其去除效果及机制。

二、研究方法1. 材料与试剂实验所用水样为某地区受污染的地下水，聚铝化合物（PAC）为实验主要试剂。

同时，采用标准溶液配制氟、硒、砷的混合溶液，用于模拟水样。

2. 混凝法处理将聚铝化合物加入水样中，通过调节pH值，使水中的氟、硒、砷等元素与聚铝化合物发生混凝反应，形成沉淀物。

然后通过固液分离技术，将沉淀物与水分离。

3. 吸附法处理将混凝后的水样通过吸附剂进行吸附处理。

吸附剂的选择需满足对氟、硒、砷等元素有较好的吸附性能。

实验中可采用活性炭等吸附剂。

4. 分析方法采用原子吸收光谱法、离子色谱法等方法对处理前后的水样进行氟、硒、砷等元素的含量分析。

三、实验结果与分析1. 混凝法处理效果实验结果表明，聚铝化合物通过调节pH值，可以有效地将水中的氟、硒、砷等元素进行混凝沉淀。

随着PAC投加量的增加，沉淀物的生成量也随之增加，对氟、硒、砷的去除率也相应提高。

然而，过高的PAC投加量可能导致水体中铝离子超标，因此需控制PAC的投加量在合适范围内。

2. 吸附法处理效果经过混凝后的水样通过吸附剂进行吸附处理后，可进一步提高对氟、硒、砷的去除率。

活性炭等吸附剂对水中的这些元素有较好的吸附性能。

随着吸附时间的延长，吸附剂的吸附效果也逐渐提高，最终达到吸附平衡状态。

此外，实验发现，不同种类的吸附剂对氟、硒、砷的吸附效果存在差异，需根据实际情况选择合适的吸附剂。

3. 影响因素分析实验发现，水样的pH值、PAC的投加量以及吸附剂的种类和用量等因素均会影响处理效果。

除氟工程方案1. 研究背景氟化物是一种常见的水污染物，主要来源于工业废水、农药残留和自然地下水。

氟化物在水中的浓度超过国家标准限值，会对人体健康造成影响，严重时会导致骨质疏松症和牙齿疾病。

因此，除氟工程成为当前水处理领域的一项重要内容。

2. 目标和意义本工程的目标是通过科学有效的技术手段，将含氟水体中的氟化物浓度降至合格范围内，确保供水安全。

除氟工程的意义在于保护人民的身体健康，改善水质环境，促进可持续发展。

3. 研究内容（1）水体采样及分析：首先深入调研目标地区的水质状况，确定氟化物浓度超标的水体，采集水样并进行详细分析，掌握水质状况及氟化物的分布规律。

（2）处理技术选择：根据目标水体的特点和需求，选择合适的处理技术进行除氟处理。

常见的除氟处理技术包括吸附法、离子交换法、膜分离法、共沉淀法等。

（3）工程设计：根据具体情况制定合理的处理工程设计方案，包括投加剂量、反应条件、水体循环流程等。

（4）工程实施：按照设计方案进行现场建设与安装，保障设备的正常运行和水质处理效果。

（5）运行维护：建立完善的运行管理制度，定期对设备进行检查和维护，确保除氟设备的长期稳定运行。

4. 技术路线（1）吸附法：利用活性炭、氟化铝、氟化钙等材料对氟化物进行吸附，实现去除目标水体中的氟化物。

（2）离子交换法：利用具有强亲和力的树脂或合成离子交换膜，将水中的氟化物与树脂或膜上的其他阴离子进行交换，达到去除氟化物的目的。

（3）膜分离法：利用微孔性膜或反渗透膜，将水中的氟化物从其他物质中分离出来，达到净化水质的目的。

（4）共沉淀法：在目标水体中加入适当的化学剂，使氟化物与其他金属离子共同形成沉淀，通过过滤分离后实现氟化物的去除。

5. 案例分析A市某地区的地下水中氟化物浓度超标，给当地居民的生活和用水带来了严重的问题。

经过专业团队的调研与分析，我们制定了以吸附法和离子交换法为主要技术路线的除氟工程方案。

首先，我们采集了该地区地下水的样品，并进行了详细的水质分析。