專利名稱：一種同時(shí)去除地下水中砷氟的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下水中砷氟的處理方法，特別是指，一種同時(shí)去除砷氟的處理方法。
背景技術(shù)：
飲用水砷氟污染及其水質(zhì)健康風(fēng)險(xiǎn)引起了國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注。長(zhǎng)期飲用高砷水會(huì)使人體產(chǎn)生黑變病、角化癥和癌癥等一系列的健康問(wèn)題，長(zhǎng)期飲用高氟水則可導(dǎo)致斑齒病和氟骨病。我國(guó)是典型的同時(shí)遭受砷、氟污染的國(guó)家之一。由于環(huán)境地球化學(xué)因素，不少地區(qū)地下水表現(xiàn)出明顯的砷氟共存污染特征，并可能由于二者之間潛在的協(xié)同毒性效應(yīng)而導(dǎo)致某些地區(qū)地方病發(fā)病率異常升高。我國(guó)現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749-2006)中規(guī)定砷與氟的標(biāo)準(zhǔn)限值分別為0. 01mg/L和lmg/L。天然水體中砷主要以砷酸鹽(As(V))及亞砷酸鹽(As(III))兩種形式存在。還原性地下水條件下，砷(III)為主要存在形式。與砷(V)比較而言，砷(III)毒性較強(qiáng)，對(duì)土壤、沉積物及金屬氧化物等的親和力較差，去除難度更大。天然水中氟主要以氟離子(F-)的形式存在。國(guó)內(nèi)外對(duì)除砷、除氟技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究。從理論上而言，可去除砷的方法有混凝、沉降(共沉降)、吸附、離子交換、膜分離等；可去除氟的方法有混凝、吸附、離子交換、膜分離等。因此，從理論上說(shuō)混凝、吸附、離子交換、膜分離等均可實(shí)現(xiàn)砷氟同時(shí)去除。 但迄今為止，國(guó)內(nèi)外仍缺乏可在工程中推廣應(yīng)用的可同時(shí)去除砷氟的技術(shù)。事實(shí)上，混凝除砷除氟技術(shù)往往適合于大規(guī)模水廠，而地下水砷氟污染往往存在于農(nóng)村地區(qū)，混凝技術(shù)難以在類似情況下使用。吸附技術(shù)是適合于農(nóng)村分散型供水系統(tǒng)的最佳技術(shù)，但可同時(shí)有效吸附砷氟的吸附劑鮮有報(bào)道。離子交換技術(shù)在競(jìng)爭(zhēng)交換作用下可去除砷氟，但受硫酸鹽、氯化物等離子的影響很大。膜分離技術(shù)中若采用反滲透技術(shù)可去除砷氟，但存在處理成本高、產(chǎn)生大量濃水等問(wèn)題。因此，以易于在農(nóng)村中應(yīng)用的吸附工藝為基礎(chǔ)，開發(fā)可同時(shí)吸附砷氟的吸附劑及其應(yīng)用方法，這可能是解決飲用水砷氟共存污染問(wèn)題的可行途徑。鐵氧化物是可有效吸附砷的除砷活性組分，鋁氧化物是可有效吸附氟的除氟活性組分。因此，將二者進(jìn)行復(fù)配，即有可能獲得可同時(shí)去除砷氟的材料。例如，蔡亞岐等人發(fā)明了具有很強(qiáng)除氟能力的氧化鐵-氧化鋁復(fù)合納米除氟材料(專利申請(qǐng)?zhí)?CN200710118307. 1)，該材料對(duì)砷也表現(xiàn)出良好的吸附去除能力。但是，該材料制備工藝復(fù)雜，成本昂貴，且往往需要外加磁場(chǎng)才能較好地實(shí)現(xiàn)固液分離，從而難以在工程實(shí)際中應(yīng)用。許慶華等發(fā)明的凹凸棒除氟劑(專利申請(qǐng)?zhí)朇N200510040604.X)的材料制備成本較低，但除砷除氟能力較弱，吸附劑投量較高，且需要復(fù)雜的絮凝、沉淀、澄清過(guò)濾等單元實(shí)現(xiàn)固液分離，不利于在農(nóng)村分散式除氟工程中應(yīng)用。本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種成本低廉、使用方便、可同時(shí)去除砷氟的新方法。 本發(fā)明不僅可以去除地下水、飲用水或工業(yè)廢水中砷、氟等污染物，還可去除汞、鉛、鋅、銅、
鎘等重金屬。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)砷氟共存污染水，提供了一種經(jīng)濟(jì)有效、使用方便的處理方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種首先將水中溶解性砷氟轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)砷氟，之后通過(guò)固液分離過(guò)程將顆粒態(tài)砷氟從水中去除的方法。具體而言，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案(1)在充分?jǐn)嚢璧臈l件下，按照以下方式的任何一種向砷氟共存污染水中加入由鐵鹽、鋁鹽和堿液經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物，通過(guò)吸附、沉降、共沉降、表面絡(luò)合等作用將水中溶解態(tài)的砷、氟污染物轉(zhuǎn)化成顆粒態(tài)砷氟。1)將鐵鹽與鋁鹽的混合液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120min。2)將堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鐵鹽與鋁鹽的混合液中，并在攪拌條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120min。3)將鐵鹽溶液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；再將鋁鹽溶液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鐵鹽與堿液的混合液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120min。4)將鋁鹽溶液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；再將鐵鹽溶液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鋁鹽與堿液的混合液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120min。5)將堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鐵鹽溶液中，并在攪拌條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；再將堿液與鐵鹽的混合液加入鋁鹽溶液中，在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120mino6)將堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鋁鹽溶液中，并在攪拌條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；再將堿液與鋁鹽的混合液加入鐵鹽溶液中，在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120mino7)將鐵鹽與鋁鹽的混合液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)0. 5 5min后，在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液并繼續(xù)反應(yīng)5 120min。8)將堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)0. 5 5min后，在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鐵鹽與鋁鹽的混合液并繼續(xù)反應(yīng)5 120min。9)將鐵鹽與鋁鹽的混合液、堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下同時(shí)加入砷氟共存污染水中， 并在攪拌條件下繼續(xù)反應(yīng)5 120min。其中，水合鐵鋁氫氧化物中鐵鹽的摩爾數(shù)與鋁鹽的摩爾數(shù)的比為0.5 1 1 10;水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中砷元素的摩爾數(shù)的比為 15 1 200 1，水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中氟離子的摩爾數(shù)的比為5 1 25 1。
所述的鐵鹽可選自氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵、聚合硝酸鐵等中的一種或大于一種以上的混合鹽。所述的鋁鹽溶液選自硫酸鋁、氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、硝酸鋁、聚合硝酸鋁、明礬等溶液中的一種或大于一種以上的混合物。所述的堿液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、硅酸鈉、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀中的一種或大于一種以上的混合物。堿液中氫氧根離子(Off)的摩爾數(shù)與水合鐵鋁氫氧化物中鐵的摩爾數(shù)與鋁的摩爾數(shù)之和的比為0.05 1 5 1之間。(2)按照以下方式的任何一種實(shí)現(xiàn)(1)中反應(yīng)后的水固液分離，顆粒態(tài)砷氟得以去除，砷氟共存污染水中的砷氟得到凈化。1)靜置沉淀，沉淀時(shí)間為IOmin Mh ；2)砂介質(zhì)過(guò)濾；3)膜過(guò)濾；4)靜置沉淀IOmin 4h后，將上清液進(jìn)行砂介質(zhì)過(guò)濾；5)靜置沉淀IOmin 4h后，將上清液進(jìn)行膜過(guò)濾；6)靜置沉淀IOmin 4h后，將上清液進(jìn)行砂介質(zhì)過(guò)濾，過(guò)濾出水進(jìn)行膜過(guò)濾；7)砂介質(zhì)過(guò)濾之后進(jìn)行膜過(guò)濾。所述的靜置沉淀指的是，將(1)中反應(yīng)后的水靜置，顆粒物在重力作用下沉淀得以去除的過(guò)程。所述的砂介質(zhì)過(guò)濾指的是，將水流經(jīng)由石英砂、無(wú)煙煤、磁鐵礦等濾料中的一種或一種以上按照任意比組成的填料層，從而顆粒物在濾料截留作用下得以去除的過(guò)程。進(jìn)行砂介質(zhì)過(guò)濾的水可以是(1)中反應(yīng)后的水或(1)中反應(yīng)后的水經(jīng)靜置沉淀之后的上清液。所述的膜過(guò)濾指的是水流經(jīng)微濾膜、超濾膜或納濾膜中的任何一種，使得顆粒物得以截留去除的過(guò)程。進(jìn)行膜過(guò)濾的水可以是(1)中反應(yīng)后的水，或(1)中反應(yīng)后的水經(jīng)靜置沉淀之后的上清液，或(1)中反應(yīng)后的水經(jīng)靜置沉淀之后的上清液再經(jīng)砂介質(zhì)過(guò)濾后的水，或(1)中反應(yīng)后的水經(jīng)砂介質(zhì)過(guò)濾后的水。(3)本發(fā)明還提供了可連續(xù)實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程的一體化反應(yīng)器。一體化反應(yīng)器包括混合反應(yīng)器、吸附反應(yīng)器，沉淀反應(yīng)器、砂介質(zhì)過(guò)濾器、膜過(guò)濾器等單元。其中，混合反應(yīng)器的目的在于實(shí)現(xiàn)水合鐵鋁氫氧化物與砷氟共存污染水中的砷氟充分接觸；吸附反應(yīng)器的目的在于實(shí)現(xiàn)砷氟共存污染水中的溶解態(tài)砷氟轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)砷氟；沉淀反應(yīng)器、砂介質(zhì)過(guò)濾、膜過(guò)濾器等的目的在于將顆粒態(tài)砷氟從水中的去除?；旌戏磻?yīng)器中，按照如(1)所述的方法將水合鐵鋁氫氧化物加入至砷氟共存污染水，并實(shí)現(xiàn)水合鐵鋁氫氧化物與水中砷氟充分接觸。混合反應(yīng)器停留時(shí)間為0. 5 aiiin。吸附反應(yīng)器水力停留時(shí)間為5 120min。沉淀反應(yīng)器水力停留時(shí)間為IOmin 24h。砂介質(zhì)過(guò)濾器中，濾料粒徑范圍為0. 5mm 2. Omm,厚度為0. 8m 1. 5m ；過(guò)濾濾速為 0. 5m/h 10m/h。膜過(guò)濾器可以是微濾、超濾、納濾中的任何一種或其組合方式；若為組合時(shí)，微濾應(yīng)在超濾和納濾之前，超濾應(yīng)在納濾之前。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果如下
1、除污染效能優(yōu)異，僅通過(guò)該處理工藝設(shè)備而無(wú)需其它設(shè)備投資便能同時(shí)去除砷、氟、濁度、顆粒物及重金屬等其他污染物，使處理水相關(guān)指標(biāo)達(dá)到《國(guó)家生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749-2006)；具體而言，砷濃度低于0. 01mg/L，氟濃度低于1. Omg/L。2、工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，連續(xù)流運(yùn)行，運(yùn)行成本低廉，設(shè)備能半自動(dòng)化運(yùn)行，不需要復(fù)雜的再生過(guò)程及其配套設(shè)備，綜合處理成本在0. 2元/噸 1. 5元/噸之間。3、設(shè)備能根據(jù)源水砷氟濃度、形態(tài)及比例，待處理水量等參數(shù)靈活地進(jìn)行設(shè)計(jì)以滿足不同地區(qū)的用水要求，具有廣譜的適應(yīng)性。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1本實(shí)施例中，砷氟共存污染水含有0. lmg/L砷，2. Omg/L氟。配制鐵鹽與鋁鹽的混合液，其中鐵鹽為氯化鐵，鋁鹽為硫酸鋁，鐵鹽的摩爾數(shù)與鋁鹽的摩爾數(shù)的比為0.5 1?；旌弦褐袖X鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中砷元素的摩爾數(shù)的比為100 1，水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中氟離子的摩爾數(shù)的比為5 1。配制氫氧化鈉溶液，堿液中氫氧根離子(0H_)的摩爾數(shù)與水合鐵鋁氫氧化物中鐵的摩爾數(shù)與鋁的摩爾數(shù)之和的比為0.05 1。將鐵鹽與鋁鹽的混合液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng) 0. 5min。將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中并反應(yīng)120min。停止攪拌，靜置120min，取出上清液。上清液中砷濃度為0. 009mg/L，氟濃度為 0. 8mg/L。實(shí)施例2 本實(shí)施例中，砷氟共存污染水含有0. lmg/L砷，2. Omg/L氟。配制鐵鹽與鋁鹽的混合液，其中鐵鹽為氯化鐵，鋁鹽為硫酸鋁，鐵鹽的摩爾數(shù)與鋁鹽的摩爾數(shù)的比為1 10。混合液中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中砷元素的摩爾數(shù)的比為200 1，水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中氟離子的摩爾數(shù)的比為25 1。配制氫氧化鈉與硅酸鈉混合溶液，堿液中氫氧根離子(0H_)的摩爾數(shù)與水合鐵鋁氫氧化物中鐵的摩爾數(shù)與鋁的摩爾數(shù)之和的比為5 1。將鐵鹽與鋁鹽的混合液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng) 0. 5min。將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中并反應(yīng)5min。停止攪拌，靜置120min ；將上清液流經(jīng)濾料為石英砂的介質(zhì)過(guò)濾器，濾料粒徑范圍為1. Omm 2. Omm,厚度為0. 8m,過(guò)濾濾速為0. 5m/h。過(guò)濾器出水砷濃度為0. 002mg/L,氟濃度為0. 6mg/L。實(shí)施例3本實(shí)施例中，砷氟共存污染水含有0. 2mg/L砷，1. 5mg/L氟。配制鐵鹽與鋁鹽的混合液，其中鐵鹽為氯化鐵，鋁鹽為硫酸鋁，鐵鹽的摩爾數(shù)與鋁鹽的摩爾數(shù)的比為1 1。混合液中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中砷元素的摩爾數(shù)的比為20 1，水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中氟離子的摩爾數(shù)的比為 10 1。配制氫氧化鈉與氫氧化鈣混合溶液，堿液中氫氧根離子(0H_)的摩爾數(shù)與水合鐵鋁氫氧化物中鐵的摩爾數(shù)與鋁的摩爾數(shù)之和的比為1 1。將鐵鹽在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5min ；之后將鋁鹽在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液與鐵鹽的混合液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)lmin。將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中并反應(yīng)120min。停止攪拌后將水流經(jīng)濾料為無(wú)煙煤的介質(zhì)過(guò)濾器，濾料粒徑范圍為1. 5mm 2. Omm,厚度為1. Om,過(guò)濾濾速為5m/h。過(guò)濾器出水砷濃度為0. 008mg/L,氟濃度為0. 9mg/ L0實(shí)施例4本實(shí)施例中，砷氟共存污染水含有0. 2mg/L砷，3mg/L氟。配制鐵鹽與鋁鹽的混合液，其中鐵鹽為氯化鐵，鋁鹽為硫酸鋁，鐵鹽的摩爾數(shù)與鋁鹽的摩爾數(shù)的比為1 1?；旌弦褐袖X鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中砷元素的摩爾數(shù)的比為20 1，水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中氟離子的摩爾數(shù)的比為 10 1。配制氫氧化鈉與氨水混合溶液，堿液中氫氧根離子(0H_)的摩爾數(shù)與水合鐵鋁氫氧化物中鐵的摩爾數(shù)與鋁的摩爾數(shù)之和的比為1 1。將鐵鹽在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5min ；之后將鋁鹽在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液與鐵鹽的混合液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)lmin。將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中并反應(yīng)120min。停止攪拌后將水流經(jīng)濾料為無(wú)煙煤的介質(zhì)過(guò)濾器，濾料粒徑范圍為1. 5mm 2. Omm,厚度為1. Om,過(guò)濾濾速為5m/h。過(guò)濾器出水砷濃度為0. 008mg/L,氟濃度為0. 9mg/ L0實(shí)施例5本實(shí)施例中，砷氟共存污染水含有0. 2mg/L砷，3mg/L氟。配制鐵鹽與鋁鹽的混合液，其中鐵鹽為氯化鐵，鋁鹽為硫酸鋁，鐵鹽的摩爾數(shù)與鋁鹽的摩爾數(shù)的比為1 3?；旌弦褐袖X鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中砷元素的摩爾數(shù)的比為100 1，水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中氟離子的摩爾數(shù)的比為6 1。配制氫氧化鈉與氫氧化鉀混合溶液，堿液中氫氧根離子(0H_)的摩爾數(shù)與水合鐵鋁氫氧化物中鐵的摩爾數(shù)與鋁的摩爾數(shù)之和的比為3 1。將鐵鹽與鋁鹽的混合液泵入含有砷氟共存污染水的混合反應(yīng)器中，在充分?jǐn)嚢钘l件下反應(yīng)0. 5min后，再泵入堿液并繼續(xù)在充分?jǐn)嚢钘l件下反應(yīng)lmin，之后在充分?jǐn)嚢钘l件下反應(yīng)120min。反應(yīng)后的水進(jìn)入微濾膜反應(yīng)器去除水中顆粒物，微濾膜反應(yīng)器出水砷濃度為 0. 006mg/L,氟濃度為 0. 8mg/L。實(shí)施例6本實(shí)施例中，砷氟共存污染水含有0. 2mg/L砷，3mg/L氟。
配制鐵鹽與鋁鹽的混合液，其中鐵鹽為氯化鐵，鋁鹽為硫酸鋁，鐵鹽的摩爾數(shù)與鋁鹽的摩爾數(shù)的比為1 3。混合液中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中砷元素的摩爾數(shù)的比為100 1，水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中氟離子的摩爾數(shù)的比為6 1。配制氫氧化鈉與碳酸鈉混合溶液，堿液中氫氧根離子(0H_)的摩爾數(shù)與水合鐵鋁氫氧化物中鐵的摩爾數(shù)與鋁的摩爾數(shù)之和的比為3 1。將鐵鹽的混合液泵入含有砷氟共存污染水的混合反應(yīng)器中，在充分?jǐn)嚢钘l件下反應(yīng)0. 5min后，再泵入堿液并繼續(xù)在充分?jǐn)嚢钘l件下反應(yīng)lmin，再泵入鋁鹽并繼續(xù)在充分?jǐn)嚢钘l件下反應(yīng)Imin ；之后在充分?jǐn)嚢钘l件下反應(yīng)60min。反應(yīng)后的水經(jīng)過(guò)沉淀反應(yīng)器，沉淀單元停留時(shí)間為120min。沉淀反應(yīng)器上清液進(jìn)入介質(zhì)過(guò)濾器過(guò)濾之后再經(jīng)超濾膜反應(yīng)器過(guò)濾，超濾膜反應(yīng)器出水砷濃度為0. 005mg/L，氟濃度為0. 5mg/L。
權(quán)利要求
1.一種同時(shí)去除水中砷氟的方法，其特征在于，首先利用水合鐵鋁氫氧化物將水中溶解性砷氟通過(guò)吸附、沉降、共沉降、表面絡(luò)合等作用轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)砷氟，之后通過(guò)固液分離過(guò)程將顆粒態(tài)砷氟從水中去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水合鐵鋁氫氧化物，其特征在于，水合鐵鋁氫氧化物由鐵鹽、 鋁鹽、堿液經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制備而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的水合鐵鋁氫氧化物，其特征在于，所述的鐵鹽可選自氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、聚合氯化鐵、聚合硫酸鐵、聚合硝酸鐵等中的一種或大于一種以上的混合鹽。所述的鋁鹽溶液選自硫酸鋁、氯化鋁、聚合硫酸鋁、聚合氯化鋁、硝酸鋁、聚合硝酸鋁、明礬等溶液中的一種或大于一種以上的混合物。鐵鹽的摩爾數(shù)與鋁鹽的摩爾數(shù)的比為 0. 5 1 1 10。所述的堿液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、硅酸鈉、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀中的一種或大于一種以上的混合物。堿液中氫氧根離子(Off)的摩爾數(shù)與水合鐵鋁氫氧化物中鐵的摩爾數(shù)與鋁的摩爾數(shù)之和的比為0.05 1 5 1之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的水合鐵鋁氫氧化物，其特征在于，可按照以下任何方式之一投加至砷氟共存污染水中1)將鐵鹽與鋁鹽的混合液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng) 0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120min。2)將堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鐵鹽與鋁鹽的混合液中，并在攪拌條件下繼續(xù)反應(yīng) 0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120min。3)將鐵鹽溶液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0.5 IOmin ； 再將鋁鹽溶液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鐵鹽與堿液的混合液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng) 0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120min。4)將鋁鹽溶液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0.5 IOmin ； 再將鐵鹽溶液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鋁鹽與堿液的混合液中，并在混合條件下繼續(xù)反應(yīng) 0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)5 120min。5)將堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鐵鹽溶液中，并在攪拌條件下繼續(xù)反應(yīng)0.5 IOmin ； 再將堿液與鐵鹽的混合液加入鋁鹽溶液中，在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng) 5 120mino6)將堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鋁鹽溶液中，并在攪拌條件下繼續(xù)反應(yīng)0.5 IOmin ； 再將堿液與鋁鹽的混合液加入鐵鹽溶液中，在混合條件下繼續(xù)反應(yīng)0. 5 IOmin ；之后將反應(yīng)生成的水合鐵鋁氫氧化物(連同液體)在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng) 5 120mino7)將鐵鹽與鋁鹽的混合液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)0.5 5min 后，在充分?jǐn)嚢钘l件下加入堿液并繼續(xù)反應(yīng)5 120min。8)將堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下加入砷氟共存污染水中，反應(yīng)0.5 5min后，在充分?jǐn)嚢钘l件下加入鐵鹽與鋁鹽的混合液并繼續(xù)反應(yīng)5 120min。9)將鐵鹽與鋁鹽的混合液、堿液在充分?jǐn)嚢钘l件下同時(shí)加入砷氟共存污染水中，并在攪拌條件下繼續(xù)反應(yīng)5 120min。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的水合鐵鋁氫氧化物的應(yīng)用方法，其特征在于， 水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中砷元素的摩爾數(shù)的比為15 1 200 1，水合鐵鋁氫氧化物中鋁鹽的摩爾數(shù)與砷氟共存污染水中氟離子的摩爾數(shù)的比為 5 1 25 1。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1 6任一項(xiàng)所述的顆粒態(tài)砷氟去除方法，其特征在于，當(dāng)水中溶解態(tài)砷氟吸附在水合鐵鋁氫氧化物轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)砷氟之后，采用如下方法之一去除水中顆粒態(tài)砷氟1)靜置沉淀，沉淀時(shí)間為IOmin Mh；2)砂介質(zhì)過(guò)濾；3)膜過(guò)濾；4)靜置沉淀IOmin 4h后，將上清液進(jìn)行砂介質(zhì)過(guò)濾；5)靜置沉淀IOmin 4h后，將上清液進(jìn)行膜過(guò)濾；6)靜置沉淀IOmin 4h后，將上清液進(jìn)行砂介質(zhì)過(guò)濾，過(guò)濾出水進(jìn)行膜過(guò)濾；7)砂介質(zhì)過(guò)濾之后進(jìn)行膜過(guò)濾。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)去除砷氟方法的一體化反應(yīng)器，其特征在于，一體化反應(yīng)器包括混合反應(yīng)器、吸附反應(yīng)器，沉淀反應(yīng)器、砂介質(zhì)過(guò)濾器、膜過(guò)濾器等單元。其中，混合反應(yīng)器停留時(shí)間為0. 5 aiiin ；吸附反應(yīng)器水力停留時(shí)間為5 120min ；沉淀反應(yīng)器水力停留時(shí)間為IOmin Mh ；砂介質(zhì)過(guò)濾器中，濾料粒徑范圍為0. 5mm 2. Omm,厚度為 0. 8m 1. 5m ；水經(jīng)過(guò)砂介質(zhì)過(guò)濾器的過(guò)濾濾速范圍為0. 5m/h 10m/h ；膜過(guò)濾器可以是微濾、超濾、納濾中的任何一種或其組合方式；若為組合時(shí)，微濾應(yīng)在超濾和納濾之前，超濾應(yīng)在納濾之前。
全文摘要
本發(fā)明屬于砷氟共存污染地下水中的砷氟去除技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及以水合鐵鋁氫氧化物吸附砷氟的應(yīng)用方法，尤其在農(nóng)村飲用水除砷除氟中的應(yīng)用。本發(fā)明提供了利用水合鐵鋁氫氧化物將溶解態(tài)砷氟轉(zhuǎn)化為顆粒態(tài)砷氟、顆粒態(tài)砷氟從水中去除的方法，以及實(shí)現(xiàn)上述過(guò)程的一體化反應(yīng)器。本發(fā)明提供的方法可用于去除飲用水、地下水、工業(yè)廢水中的砷氟，此外，該方法也可去除水中的汞、鉛、鋅、銅、鎘等重金屬。
文檔編號(hào)C02F9/04GK102295360SQ20101021024
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者蘭華春, 劉銳平, 吳鹍, 鞏文信, 曲久輝, 楊天明, 王洪杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心