饮用水除氟除砷的方法简介

饮用水除氟除砷的方法简介 饮用水除氟除砷的方法简介 内蒙古科技与经济 NMGKJY 饮用水除氟除砷的方法简介 田文,王希斌,郝静 (包头市市政工程管理处,内蒙古包头014030) 摘要:饮用水除氟除砷采用电凝聚法,通过电解除氟除砷原理,将水中一部分物质气托上浮.使另 一 部分物质凝聚沉降.因此.可在电解之后设置沉淀,过滤装置能使处理出的水达到预期效果. 关键词:饮用水;除氟;除砷;电凝聚法 中图分类号:X213文献标识码:A文章编号:1007--6921(2005)07—0141—03 1概论 氟是一种最活泼的微量元素,能与多种金属和 非金属化合,因此广泛经分布在自然界中的氟不是 以单质存在而是以化合物状态存在.含氟化合物有 的是气体,有的是液体,有的是固体,都能溶解于水 中.当地下水流经含有磷灰石3Ca(Po4):?CaF:,冰 晶石NaAIF萤石CaF:等地层时,氟化物被溶解, ,HF一,H一等形式存在水中,致使地下水含 以F一 氟浓度达1.5,20.5mgIL,甚至更高.在有含氟工 业废水排放的地方,亦会使地水或地下水含氟量 增加.如果人们长期饮用这种含氟高的水,将导致 地方性氟中毒.表现为使牙釉柱发育不良,间质缺 ."."..L..L..L..L..L..L..L..L..L..L..L..L..L 若汽油滤清器堵塞会造成混合气过稀.这两种情况 都会导致发动机启动困难,转速不稳与运转无力. 这与传统化油器供油系统的故障现象相似. 2几种最常见故障的诊断程序 2.1启动困难.首先检查启动加浓喷嘴是否工作, 引线插头是否松脱,启动加浓阀是否卡死.若通电 时能听到"嗒"的响声,说明启动加浓阀基本正常,否 则为卡死.若启动加浓喷嘴无问后还不能启动着 火.则应检查电动输油泵与气流传感器,如都无问 题.则可能是油泵供油量不足或压力不够,如两者经 检查均无问题,则应检查节流阀开关及点火线路等. 2.2发动机失速.首先检查辅助空气装置是否工 作不良.冷车时,阀门孔应与辅助气道相通;热车 时,则应在弹簧作用下关闭.若此装置无问题,再检 查电子计算机控制单元输入输出插件是否工作不 良.启动加浓阀能否在热车时关闭,最后再检查温度 传感器是否工作正常. 2.3发动机怠速粗暴或喘振.应先检查各喷油阀 收稿日期:2004年12月31日 损,柱间色素沉着,引起牙齿"斑釉症",牙齿发黑,珐 琅脱落,早期脱牙.当摄入量增多逐步积累骨骼中. 损害骨质,导致"氟骨症",轻者骨质增生,腰腿痛,肢 体关节硬化僵直,功能障碍;重者骨骼松脆,易折,甚 至瘫痪,丧失劳动力,生活不能自理.据美国研究, 长期饮用含氟量超过1.1mgIL的水,易使人患口腔 癌,乳腺癌. 据了解,我国黑龙江,吉林,辽宁,河北,山东,浙 江,天津,北京,内蒙古,宁夏,云南等地区4700多个 城镇乡村4500万人在饮用高氟水. 饮用水中含氟高了有害,可是含量过低也不利, 会引起"龋齿症".广州自来水在采用氟处理之前. . 』?L 的电路连接是否良好,然后检查每一喷油阀的吸铁 线圈是否能正常工作.接着检查喷油阀是否能触 发.处理太靠近高压线的控制信号线.检查各进气 软胶管接头及真空软管有无破损与漏气处,若有则 应予以密封. 2.4高速性能差.在大开节流阀时,检查节流阀开 关位置是否合适对中(打开壳盖),再用压力表接在 供油管道上测试供油压力(该压力应为1471kPa). 过低时.应更换汽油压力调节器.如压力正常,再检 查啧油嘴触发系统功能是否失调,检查各传感器并 清查导线与插接件,若传感器有问题则应予更换. 2.5耗油量过大.遇到这一问题时,应先检查各真 空胶管是否有泄漏,再检查气温传感器是否失效或 接头是否短路,测试装在气流传感器上的气温传感 器的电阻,如不符合规定,则应予以更换.如果是接 头短路.则应清理或更换.最后,再检查启动加浓阀 能否关闭.若有问题,应予排除. ? 141? 水中含氟浓度全年平均在0.2,0.3mg/L范围内, 仅儿童龋齿的患病率即达50%.从1965年11月 起实行了全市自来水加氟处理,维持自来水的含氟 量在0.8,1.2mg/L内,据1972年,加氟处理 的效果已逐渐显示出来. 针对饮用水含氟过高过低的危害,我国<卫生标 准>规定"地面水中氟的最高容许浓度为1.0mg/L", <生活饮用水卫生规程>规定"生活饮用水水质标准 中氟化物适宜浓度为0.5,1.0mg/L". 砷是一种浅灰色物质,既不溶解于水又不溶解 于酸,纯砷亦不能引起中毒.但是,所有的砷化合物 都有毒.碱金属的亚砷酸盐和砷酸盐均溶于水.天 然水中的砷来源于农业和林业使用砷化合物药剂, 还来源于冶金,化工,化学制药,制革,纺织,木材加 工,玻璃,油漆颜料和陶瓷等工业废水对天然水体的 污染. 饮用水中砷化物浓度0.05mg/L对人也有危 险,并且长期饮用含砷水可在人体内累积致癌.饮 用水中砷化合物即使达到剧毒浓度,人们往往仍感 觉不出来.水中砷浓度即使达到100mg/L,也不会 改变水的颜色及透明度,对水的气味亦无影响,但味 道有轻微的改变.因此,<生活饮用水卫生规程>规 定"生活饮用水水质标准中砷浓度不超过0.04mg/ L".包头铁路分局临河给水所使用深井水作为生 活饮用水水源,其中铁含量(以Fe2+计)在3, 5mg/L范围内;锰含量(以Mn计)在0.3--0.4mg/ L范围内;砷含量(以As计)在0.1,0.2mg/I范围 内;氟含量(以F一计)在1.0,2.0mg/I范围内. 饮用水除铁除锰采用经验成熟的曝气——氧化 —— 过滤法.而除氟除砷采用电凝聚法. 2电解除氟除砷原理 当使用铝,铁极板串联电解除氟除砷时,整个反 应过程如下: 2.1电化学过程 2.1.1阳极上的反应 A1—3e—A1(.=一1.66V) A1+6HzO—-.[A1(H2O)6]? Fe一2e—-.Fe2 由钽 2H2OH2十+o2(新生) Fe+o2(新生)+H2O—-.Fe+2OH一 2.1.2阳极上的负反应: C1一+2OH一一C10一+H2O+2e(.= 0.89V) 2C1一—-.C12十+2e(.=1.36V) 生成的C10,是强氧化剂,能氧化水中的Fe2, Mn,能分解水中氟,砷等络合物,从而强化铝,铁 ? 142? 内蒙古科技与经济 NMGKJYJJ 高聚物对氟,砷等络合物的吸附作用. 2.1.3阴极上的反应: o2+2H5O+4e一4OH一(.=0.40V) 2.1.4阴极上的负反应: 2AI3++6H2O——2(OH)3+3H2十 2Fe+6H2O——2Fe(OH)3+3H2十 生成的氢气作为微气泡,能够使絮凝体上浮. 2.2A1(OH)3及Fe(OH)3对F一,氟络离子,砷离 子的絮凝吸附过程 当pH=7.5,8.5时,由[AI(H2O)6]及[Fe (H5O)]]趋于A1(OH),?(H2O),惑Fe(OH),? (H2O),时,羟基把单核络合物通过桥键缩聚为多核 络合物. [AI(H2O)]+H2O一[(OH)(H2O)5] +H3O [Fe(H2O)6]+H2O一[Fe(OH)(H2O)5] +H3O 2[(OH)(H2O)5]一[A12(OH)2 (H2O)8]?+2H2O 2[Fe(OH)(H2O)5]一[Fe2(OH)2 (H5O)8]?+2H2O 缩聚反应连续进行下去,将逐渐形成具有线型 结构的高聚多核络合物.高聚多核络合物通过范德 华引力,氢键,物理,化学的吸附作用吸附氟离子,氟 络离子,砷离子等.吸附后逐渐形成絮花,最终沉降 下去,使得上述物质从水中部分被除去. 2.3F一,AsO3,AsO4一在电场中的迁移过程 在直流电场作用下,各阴离子向阳极迁移,在阳 极区内,氟离子与氢氧化铝水合物作用生成冰晶石 沉淀物;而砷酸根或亚砷酸根也与氢氧化铁水合物 作用生成砷酸铁盐和亚砷酸铁盐沉淀物. AsO4一+Fe(OH)3—叫FeAs0+3OH— AsO3一+Fe(OH)3—FeAsO3+3OH一 6NaF+A1(OH)3—Na3AlF6++3NaOH 电解时,须控制PH值不得大于10,否则,砷酸 根及亚砷酸根与OH一置换,使一部分砷反溶于水 中. 综上所述,电解时,一部分物质气托上浮,而另 一 部分物质凝聚沉降.因此,可在电解之后设置沉 淀,过滤装置能使处理出水达到预期效果. 3试验研究 3.1试验装置(见试验装置示意图) 3.2试验操作 首先将氟化钠准确称量后,加入原水箱使人工 调制的水样含氟量达4.52毫克/升.用循环水泵控 内蒙古科技--9经济 NMGKJY 制高位水箱中的水位恒定.原水重力流经转子流量 计流入除氟器,在调节控制水量及操作电流,使每隔 4,5分钟倒换电极一次,运转半小时后进行处理出 水含氟量分析. 排气 理出水 排污i 1.原水箱;2.提升水泵;3.高位水箱;4.转子沉重计 5.除氟除铁除砷器;6.过滤器;7.控制箱 图1试验装置示意图 3.3含氟量测定步骤 取水样40ml,加10ml/EDTA缓冲液,在磁力搅 拌器上搅拌10min,插入氟离子选择电极,并以甘汞 电极为参比电极,在PHS2型酸度计中读数(一mv), 在经标准氟溶液标定的氟离子浓度E—PF工作曲 线上查得PF值,用下式计算含氟量CF: 一 19000×50.,,( rag/J 3.4试验数据 3.4.1在同流量(41/l~,-J')不同操作电流下对含氟量 为4.52mg/L的原水做试验,获得脱氟率与电流密 度的关系(见表工). 表I: 3.4.2在4L/时流量和1安培操作电流(相应电流 密度22.22m2)下,测得出水含氟量的5次平均值 为0.94mg/L,运转前后的铝板消耗量为4.3g,则脱 除每克氟离子的耗铝率为15.1g铝/g氟;处理1rn3水 量的耗铝率为54.1g铝/m水;处理lm水量的耗 铝成本为0.23元. 3.4.3表?是原水含氟量为7毫克/升时出水含氟 量,脱氟率与电流密度之间的关系.图3是两种原 水水质的脱氟率比较. 表? 口 (一lrt'~,t) 3130 200 100 【I12j45, 图2经标准氟液标定的E—PF工作曲线 萄墨 10] 90 80 70 60 50 40 U U 10 图3两种原水的脱氟率与电流密度的关系 ?143?