活性氧化鋁是一種用途很廣的吸附劑,是一種常用的干燥劑?;钚匝趸X除氟通常稱為吸附除氟,實際上是借離子交換作用除氟?;钚匝趸X是把氧化鋁的水化物經400-600℃灼燒而成,屬于γ-氧化鋁,是一種多孔吸附劑,有較大的表面積。
地下水原水中除含氟外,同時含有硬度(Ca2+、Mg2+)、堿度、鹽酸根(Cl-)、重碳酸根(HCO3-)等。在活性氧化鋁除氟過程,除SO42-含量增加之外其他物質均有減少(即也去除了一部分),其中堿度、HCO3-等去除較明顯。
活性氧化鋁對陰離子吸附交換的選擇性
活性氧化鋁的分子式為(Al2O3)n·H2SO4??晌浇粨Q的離子為SO42-,而(Al2O3)n·H22+是母體,用符號R表示,因SO42-是負二價,則分子式成為R2SO4稱為交換基團,對原水中的陰離子能進行吸附交換,其吸附交換按選擇性的大小,順序為:
OH->PO42->F->SO42->Cl->HCO3->HSiO3-
可見F-的親和力(選擇性)大于R2SO4上的SO42-,因此除氟時水中的F-易把R2SO4交換下來,成為新的交換基團RF。
要使活性氧化鋁恢復其除氟能力,則就要用SO42-再把RF上的F-交換下來重新成為R2SO4,這就是再生,因SO42-選擇性小于F-,故要困難些,這就是離子交換選擇性的關系。
除氟原理
首先必須用硫酸鋁溶液對氧化鋁進行活化,使之轉化成硫酸鹽型,其反應式為:
活化后的氧化鋁除氟反應為:R2SO4+2F-→2RF+SO42-
活性氧化鋁吸氟飽和后,失去了除氟交換能力,需用硫酸鋁溶液進行再生。因SO42-親和力小于F-,故Al2(SO4)3用量遠大于除氟量,溶液濃度為1%-2%。
再生反應為:2RF+SO42-→R2SO4+2F-
活性氧化鋁在除氟的過程中,同時吸附交換水中的重碳酸根HCO3-、而地下水中HCO3-的含量較高,遠大于F-的含量,因此相當大的一部分交換容量用于HCO3-,使除氟容量大大減少。
其交換和再生的反應式分別為:
R2SO4+HCO3-→RHCO3+SO42-
2RHCO3+SO42-→R2SO4+2HCO3-