我國某些千旱、半千旱地區(qū)地下氟含量偏高,導(dǎo)致“斑釉病”、“氟骨病”地方病發(fā)生。

科學(xué)工作者曾用活化斜發(fā)Zeolite filter material交換、吸附新疆喀什附近濃度為13mg/L的高氟水中的F-并適量配合使用降氟劑Al2(S04)3、AlCl3,獲得很好的效果,使F-含量降至0.7~1mg/L。

浙江地礦廳專家將縉云沸石經(jīng)加工破碎、裝柱、活化、水洗、明礬溶液處理后,在除氟器內(nèi)處理義烏徐村氟含量高達(dá)22mg/L的井水,除氟效果明顯,水質(zhì)達(dá)國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

魚、蝦、貝等人工養(yǎng)殖場,水體有機(jī)負(fù)荷重,溶解氧量少,生物代謝發(fā)生的有害氣體濃度高,影響水生物安全。

浙江淡水水產(chǎn)研究所研制出的以天然沸石為主要組分的復(fù)方增氧劑、復(fù)方水質(zhì)改良劑,以每畝約50kg量施撒,能提高水平溶解氧,降低NH3-N、H2S、C02等有害氣體,改善水生物棲息環(huán)境,提高養(yǎng)殖密度。

研究員應(yīng)用20?40目斜發(fā)沸石制作除氟吸附過濾器,在氟病區(qū)現(xiàn)場進(jìn)行了試驗,在原水含氟量為3?10mg/L的情況下,處理后水的含氟量為0.5?0.8mg/L,符合國家規(guī)定的飲用水標(biāo)準(zhǔn),其他指標(biāo)也有一定改善,如原水濁度為2?5度,處理后池度為0;原水鐵為0.01?0.02mg/L,處理后為0.00?0.01mg/L;原水汞為0.00?0.02μg/L,處理后為0.00?0.01/μg/L;總硬度(以CaO計)也略有降低,原水為190?213mg/L,處理后為160?205mg/L。對飲用水除氟費用進(jìn)行的估算,處理費用每立方米不超過0.5元。

利用沸石去除水中的氟

科學(xué)家將呼和浩特郊區(qū)榆林地區(qū)的天然絲光沸石破碎40?60目,依次用10%H2SO4溶液、0.5mol/LH2S〇4溶液和(0.25mol/LAl2(SO4)3溶液各浸泡l(>h改型,每100mL受氣砷污染水樣中投入3?5g改型沸石,攪拌1小時,靜置10小時,可使飲水中含砷量由1.94mg/L降至0.04mg/L,含氟量由18.85mg/L降至9.86mg/L。

試驗結(jié)果可為內(nèi)蒙古低品位Zeolite的利用找到新的途徑。研宄過程如下。

(1)天然沸石的改型處理實驗所用原料為呼和浩特郊區(qū)榆林地區(qū)的天然絲光沸石,待凈化水樣為在內(nèi)蒙古土左旗黑河村井水樣中加入NaF和Na3As04,配成含氟17.0mg/L、含砷1.65mg九的模擬水樣。經(jīng)測試,該地沸石吸銨量為97.51mmol/100g,按純絲光沸石吸銨量為223mmol/U)0g計,有效成分約44%,屬低品位礦,對氟和砷的吸附量較少。因此,用其凈化飲水時必須改型。作者試用多種化學(xué)試劑和不同預(yù)處理方法,對沸石原礦改型。

原礦直接改型:取一定量20?40目沸石原礦,分別用O.5mol/LKA1(S〇4)2溶液、0.25mol/LA12(S04)3溶液、0.5mol/LCuC丨2溶液和0.5mol/LCuS〇4溶液浸泡12h,洗凈、烘干。

強(qiáng)堿預(yù)處理后改型:取一定量20?40目沸石原礦,先用10%NaOH溶液浸泡10h,洗凈烘干后,再按前所述方法改型。

強(qiáng)酸預(yù)處理后改型:取一定量20?40目沸石原礦,先用10%H2SO4溶液浸泡10h;洗凈烘干后,再按前述方法改型。準(zhǔn)確稱取上述改型沸石各5g左右,分別置12只燒杯內(nèi),各移入100.0mL模擬水樣,磁力攪拌40min,靜置12h,移取一定量上層水測定氟和砷濃度(氟采用氟離子選擇性電極法,砷采用二乙基二硫代氨基甲酸銀比色法),計算吸附量,結(jié)果見表1。

吸附S 原礦直接改型 10%NaOH溶液預(yù)處理 10%h2so4溶液預(yù)處理
KA1(SQ,)2

溶液

A12(S04)3

溶液

CuCl2

溶液

CuSC)4

溶液

KAI(S04)2

溶液

Al2(S〇4>3

溶液

CuCl2

溶液

C:uS〇4

溶液

KA1(S04)2

溶液

A12(S0,)3

溶液

C:uC:l,

溶液

CuS04

溶液

F/(nig

/L)

11.18 11.13 14.40 14.34 10.04 7.14 13.79 13.52 10.45 10.12 11.13 11.18
F吸附量 116 117 52 53 140 198 62 69 124 132 121 118
As

/(mg

/L)

0.95 0.79 0.12 0.09 0.74 0.39 0.32 0.53 1.03 0.28 0.28 0.10
As吸附費 14 17 30 31 18 25 27 22 12 26 28 32

 

表1不同預(yù)處理改型方法的降氟除砷效果

由表1可見,沸石用Al2(SO4)3溶液浸泡比用KA1(SO4)2溶液浸泡,在降氟方面效果好;

沸石用CuS04S液浸泡,比用CuCl2溶液浸泡,在除砷方面效果好。

尤其是沸石先用10%NaOH溶液預(yù)處理,再用A12(SO4)3溶液改型后用于降氟;

先用10%H2SO4溶液預(yù)處理,再用CuSO4溶液改型后用于除砷,效果更好。

(2)聯(lián)合改型方案選擇綜合考慮降氟和除砷兩個目的,設(shè)計了如下預(yù)處理及聯(lián)合改型實驗方案。

方案一:沸石經(jīng)10%H2S04溶液浸泡10h后,先用0.25molAl2(SO4)3溶液浸泡10h,再用0.5mol九CuS〇4溶液浸泡10h;

方案二:沸石經(jīng)10%H2SO4溶液浸泡10h后,先用0.5mol/L?CuSO4溶液浸泡10h,再用0.25mol/L?A12(S04)3溶液浸泡10h;

方案三:沸石經(jīng)10%H2SO4溶液浸泡10h后,用0.5mol/L?CuS04?和0.25mol/L?Al2(S04)3?的混合溶液浸泡10h。將以上三種方案處理過的沸石洗凈烘干,分別準(zhǔn)確稱取5g左右置于燒杯中,各移入100. OmL模擬水樣,磁力攪拌40min,靜置12h,移取一定量上層水測定F和As濃度,計算吸附量,結(jié)果見表2。

表2聯(lián)合改性方案的降氟除砷效果

吸附雖 方案一 方案二 方案三 方案四
F/(mg/L) 9.42 9.02 10.91 15.34
F吸附雖 115 126 88
As/ (mg/L) 0.09 0.09 0.27 1.98
As吸附里 37 38 34

由表2可見,按方案二進(jìn)行聯(lián)合改型的沸石,除砷、降氟效果均較好,因此 以下實驗所用沸石均按方案二改型處理。

(3)凈水工藝條件優(yōu)選為了摸索用改型沸石凈化飲水的工藝技術(shù)條件,分別就吸附交換時間及沸石的粒度、固液比等諸因素對沸石吸附量的影響,進(jìn)行了實驗研究。

攪拌吸附時間:準(zhǔn)確稱取改型沸石5份,每份4g左右,分別置燒杯內(nèi),各移 入 100.?OmL?模擬水樣,分別電磁攜伴 10min、20min、40min、60min?和 120min, 攪拌結(jié)束立即將上層水傾出,分取一定量測定氟和砷濃度,計算吸附量,結(jié)果見表 3

吸附S 攪拌吸附時間/min 模擬水樣
10 20 40 60 120
F/(mgA) 14.72 14.48 13.63 13.14 13.36 17.73
F吸附M 75 81 102 115 109
As/(mg/L) 1.08 0.95 0.72 0.97 0.98 1.94
As吸附雖 21 25 30 24 24

表3交換吸附時間對氟、砷吸附星的影響

根據(jù)表3可見,攪拌吸附時間以40?60min為宜。

靜置吸附時間:分別準(zhǔn)確稱取改型沸石4g左右于燒杯中,各移入100.OmL模擬水樣,攪拌40min,分別靜置1h、2h、4.5h、11h和20h,各取一定量上層水測定F和As濃度,計算吸附量,結(jié)果見表4。

表4靜置吸附時間對氟、砷吸附星的影響

吸附雖 靜罝吸附時間/min 模擬水樣
1.0 2.0 4.5 11.0 20.0
F/(mgA-) 14.66 14.19 13.74 12.93 12.57 2.46
F吸附M 170 182 193 213 229
As/(mg/L) 0.43 0.39 0.27 0.14 0.14 1.99
As吸附雖 39 40 43 46 46

由表4可知,改型沸石降氟除砷是一個緩慢的交換吸附過程,靜置10h基本達(dá)到飽和吸附。

沸石粒度:分別準(zhǔn)確稱取不同粒度的改型沸石4g左右,置燒杯內(nèi),各移入100.OmL模擬水樣,攪拌40min,靜置10h,各取一定量上層水測定F和As濃度,計算吸附量,結(jié)果見表5。

表5沸石粒度對氟、砷吸附星的影響

吸附S 20~40目 40~60目 60~80目 模擬水樣
F/(mg/L) 11.36 9.74 9.94 17.73
F吸附M 139 200 195
As/(mg/L) 0.18 0.11 0.38 1.94
As吸附S 44 46 39

由表5可見,40?60目的改型沸石其吸附性能更好些。

固液比:分別準(zhǔn)確稱取不同質(zhì)量的40?60目改型沸石于燒杯中,各移入100.OmL模擬水樣,攪拌40min,靜置10h,各取一定量上層水測定F和As濃度,計算吸附量。由表6可見,固液比為3:100時(即每lOOmL水樣中加入3g改型沸石),對氟和砷的吸附量均最大;固液比為5:100時,用改型沸石凈化過的水樣中氟和砷的濃度均最低,對于含砷高達(dá)1.94mg/L的水樣,除砷效果己達(dá)國家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749—1985)規(guī)定飲用水中含砷量<0.05mg/L);固液比再增大,沸石降氟、除砷能力有所下降,可能是因磁力攪拌不夠充分所致。

表6固液比對吸附星的影響

沸石質(zhì)盤

吸附免

1.000g 3.0(K)g 5.000g 7.000g 模擬水樣
F/(nig/L) 16.83 11.08 986 12.57 17.73
F吸附S 202 259 180 90
As/(mg/L) 157 0.21 0.04 0.12 1.94
As吸附:S 37 58 38 26