內(nèi)循環(huán)流化床吸附-膜分離飲水除氟工藝研究.pdf

1、氟作為人體不可或缺的微量營養(yǎng)元素，對(duì)人體的健康起著重要作用。但長(zhǎng)期攝入過高的氟元素則會(huì)導(dǎo)致氟中毒。
　　中國廣大的農(nóng)村居民居住地較為分散，而高氟水地區(qū)分布較廣，遠(yuǎn)離城市供水管網(wǎng)，若通過改水降氟或集中供水工程解決，鋪設(shè)管路任務(wù)艱巨，投資較大，因此研發(fā)適用于解決廣大農(nóng)村安全飲水技術(shù)和水處理設(shè)備，提高廣大農(nóng)村飲水安全成為迫切需要。在已報(bào)道眾多除氟技術(shù)中，吸附法運(yùn)行，維護(hù)成本相對(duì)較低，具有較好應(yīng)用前景，尤其適合我國廣大農(nóng)村地區(qū)。關(guān)于吸附除

2、氟已有大量研究，但多集中在吸附材料研究，而關(guān)于吸附反應(yīng)器與設(shè)備的研究報(bào)道較少。
　　本文將內(nèi)循環(huán)吸附與膜分離技術(shù)聯(lián)合，開發(fā)一種新型飲水除氟工藝—內(nèi)循環(huán)流化床吸附-膜分離飲水除氟工藝，為明確工藝特性，以模擬高氟水為試驗(yàn)原水，首先通過對(duì)三種吸附材料的對(duì)比研究選出最適宜吸附劑，在此基礎(chǔ)上開展工藝的小試研究，主要結(jié)論如下：
　　(1)通過對(duì)活性Al2O3，活性MgO和改性活性Al2O3三方面的對(duì)比實(shí)驗(yàn)，改性活性 Al2O3為內(nèi)循環(huán)流

3、化床吸附-膜分離飲水除氟工藝運(yùn)行的最佳吸附材料?？紤]到粉體工程實(shí)際應(yīng)用中材料粒徑分布范圍越窄，加工難度越高，且0.042-0.048mm和0.048-0.075mm的k2值和qmax相差較小，因此，選擇粒徑分布較寬的0.048-0.075mm活性Al2O3為工藝運(yùn)行的吸附材料。
　　(2)當(dāng)pH值在4.5-9.5范圍內(nèi)時(shí)，所選活性Al2O3均能達(dá)到很好的除氟效果，PH值在6.5-7.5范圍時(shí)，除氟效果最佳。pH值過高或過低，活性A

4、l2O3的除氟效果均顯著降低；隨著溫度的升高，活性 Al2O3吸附量略微增大，35℃時(shí)的吸附量是15℃的110.39％，吸附量相差0.40mg·g-1，與25℃的吸附量相差僅0.11mg·g-1，說明溫度對(duì)活性Al2O3吸附效果影響較小；改性活性Al2O3的除氟效果受共存陰離子的影響均有不同程度的降低，CO32-對(duì)除氟效果的影響最大。SO42-、NO3-和Cl-對(duì)吸附劑的除氟效果影響較小。H2PO4-對(duì)氟離子吸附效果影響較大。競(jìng)爭(zhēng)離子由

5、強(qiáng)到弱的的影響順序?yàn)镃O32->H2PO4->SO42->Cl->NO3-。
　　(3)由內(nèi)循環(huán)流化床吸附-膜分離飲水除氟工藝的單因素試驗(yàn)知，增大曝氣量可促進(jìn)吸附進(jìn)行程度，但非常有限；在一定范圍內(nèi)增大HRT可促進(jìn)吸附進(jìn)行程度，進(jìn)而延長(zhǎng)產(chǎn)水周期；增加吸附劑投加量可提高反應(yīng)器的吸附反應(yīng)速率，減緩出水濃度上升速度，進(jìn)而可提高總產(chǎn)水量，但同時(shí)也使吸附劑總投加量增多；通過響應(yīng)面法，確定內(nèi)循環(huán)流化床吸附-膜分離飲水除氟工藝的最佳運(yùn)行參數(shù)為吸附

6、劑投加量為0.5g·L-1，HRT=3.2h。
　　(4)在最佳運(yùn)行參數(shù)條件下，在利用原生吸附劑時(shí)，一個(gè)運(yùn)行周期 ZCV為1.17 L·g-1，MCV是1.37L·g-1，經(jīng)過五次吸附劑的再生利用，ZCV為5.13 L·g-1，MCV是6.69 L·g-1；再生次數(shù)越多，除氟的性能越差；膜污染短期內(nèi)主要受膜孔堵塞的影響，長(zhǎng)期運(yùn)行主要為濾餅層污染。
　　(5)基于吸附等溫線模型、吸附動(dòng)力學(xué)模型、反應(yīng)器物料平衡方程建立工藝連續(xù)流