礦井水中過量的氟化物(通常以F2形式存在)主要來源于含氟礦物的溶解或地質構造滲透。其去除的核心在于通過物理、化學或生物作用實現氟離子的有效分離與固定。目前主流的
礦井水除氟技術包括以下三類:
1.混凝沉淀法
投加鋁鹽(如硫酸鋁)、鐵鹽(氯化鐵)等混凝劑,在水中形成帶正電荷的金屬氫氧化物膠體(如Al(OH)2)。這些微粒表面具有強大的吸附能力,可捕獲水中游離的F并與之結合生成難溶性復合物(如AlF2),通過重力沉降實現固液分離。該過程依賴pH值調控(使用范圍為6.5–7.5),需配合攪拌強化傳質效率。
2.吸附法
利用多孔材料的巨大比表面積進行選擇性富集:
-活性氧化鋁:表面羥基基團(≡Al–OH)與F2發生離子交換反應,形成穩定的[Al–F]配位鍵;
-改性沸石/活性炭:通過孔道限域效應和靜電引力實現高容量吸附;
-骨炭:天然磷酸鈣結構中的Ca2可置換出F2,兼具低成本優勢。再生時可用NaOH溶液解析負載的氟化物,實現循環使用。
3.膜分離技術
反滲透(RO)或納濾(NF)膜憑借納米級孔徑截留離子態氟化物。在高壓驅動下,水分子優先透過半透膜成為產水,而F因體積較大被截留在濃水中。此方法尤其適用于低濃度深度處理場景,但需預處理防止膜污染。
部分工藝還整合了電滲析、離子交換樹脂等輔助手段,形成多級串聯系統以提高去除率至90以上。例如,先經混凝粗調降低負荷,再由吸附塔精處理達標排放。
礦井水除氟的步驟:
1.取樣:從礦井水中采集具有代表性的水樣,確保樣品能夠準確反映整體水質狀況。這是后續分析和處理的基礎,采樣過程中要注意避免污染和交叉干擾。
2.初步檢測氟含量:運用專業的檢測設備和方法,如離子選擇電極法、比色法等,對采集的水樣進行氟離子濃度的初步測定,明確水中氟的初始含量水平,以便確定合適的除氟方案和藥劑用量。
3.添加除氟劑:根據測定出的氟含量以及所選用的除氟技術(例如化學沉淀法、吸附法等),按照相應的比例向礦井水中加入特定的除氟劑。常見的除氟劑包括石灰、鋁鹽、鐵鹽、活性炭、選擇性離子交換樹脂等。不同的除氟劑有不同的作用原理和適用條件,需根據實際情況合理選擇。
4.調節pH值并混合反應:將pH值調節至適宜的范圍,一般為6~7左右,使除氟劑與氟離子充分發生化學反應或物理吸附過程。然后通過攪拌等方式讓水與除氟劑充分混合接觸,保證反應,此過程通常需要持續一定時間,如2~5分鐘。
5.絮凝沉淀或過濾分離:對于采用化學沉淀法的情況,在反應完成后加入絮凝劑,促使形成的微小顆粒聚集成較大的絮狀體,便于沉降分離;而對于吸附法,則可能需要通過過濾的方式將吸附了氟離子的材料從水中分離出來。
6.再次檢測氟離子濃度:取經過上述處理后的上清液或者濾液,再次使用相同的檢測方法測定其中的氟離子濃度,以評估除氟效果是否達到預期標準。如果未達標,則需要調整工藝參數或重復上述步驟直至滿足要求。