除氟吸附劑可分為無機類、天然高分子類、稀土類、羥基磷灰石。無機類吸附劑主要有活性氧化鋁、載鋁離子樹脂、鋁土礦、聚合鋁鹽、分子篩、活性氧化鎂、羥基磷灰石、活性炭等。天然高分子類吸附劑有褐煤吸附劑、功能纖維吸附劑、粉煤灰吸附劑、殼聚糖、茶葉質(zhì)鐵等。稀土類吸附劑,大部分是將稀土(如Ce、La、Ti等)的水合物負載組分與F-相互作用、選擇性地與F-發(fā)生交換達到凈化目的。
吸附法除氟影響因素:
(1)pH值的影響F-與OH-電荷半徑較接近,除氟劑中的羥基與氟離子可以通過交換達到除氟的目的。不同的體系PH的影響原因是有區(qū)別的。
(2)吸附劑的性質(zhì)吸附劑的吸附效果是用吸附容量和吸附速度來衡量的。一種好的吸附劑應(yīng)該兼有吸附容量大,吸附速度快的性能。不同的吸附劑吸附水中的溶質(zhì)達到平衡以后,吸附劑飽和。飽和時的吸附量與吸附劑的性質(zhì)、溶質(zhì)的性質(zhì)和濃度、溫度、pH值等因素有關(guān)。
(3)溫度吸附是一種放熱反應(yīng),所以高對吸附不利。對于在自然溫度下的水處理,水溫變化不大,對吸附的影響不顯著。
(4)多種溶質(zhì)共存采用吸附法處理含氟廢水,吸附的溶質(zhì)往往不是單一的,而是多種溶質(zhì)的混合物。當水中存在其他的溶質(zhì)時,氟離子的吸附容量和吸附速度要受到影響的。這時吸附劑的吸附選擇性就會發(fā)揮作用,優(yōu)先吸附氟離子。
吸附法除氟機理:
吸附是發(fā)生在兩相界面處的成分濃縮,吸附劑之所以具有良好的吸附特性,主要是由于它有密集的細孔結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積,或具有可以與吸附質(zhì)分子形成化學鍵的基團。為此,吸附行為可分為物理吸附與化學吸附。一般吸附劑的吸附機理都是與Langmuir機理有關(guān)的。利用吸附劑表面與吸附質(zhì)之間的作用力來完成的。
(1)含鋁吸附劑除氟機理:活性氧化鋁之所以具有較好的吸附性能,這與它的結(jié)構(gòu)有關(guān)。表面干燥的氧化鋁表面第一層由氧離子構(gòu)成,氧離子與第二鋁離子相連接,其量只為第二層氧離子的一半。因此,有一半的鋁離子將暴露于表面上,第二層的氧離子正好符合Al2O3的Al/O比,與氟離子結(jié)合力較強?;钚匝趸X對F-的吸附是通過對NaF的化學吸附來實現(xiàn)的。在一些水合的Al2O3表面,F(xiàn)-發(fā)生氫鍵吸附。在物理吸附中,鋁鹽水解生成的Al3(OH)45+、Al7(OH)174+和Al13O4(OH)177+等高價陽離子,通過靜電作用吸附F-。
(2)天然高分子除氟機理:一般高分子型吸附劑是兩性的。兩性高分子水處理劑可分為兩性淀粉、兩性纖維素、兩性植物膠。對于改性原料的選擇,世界各國依據(jù)各自的自然條件,側(cè)重點不同。我國目前以改性植物膠為主要的水處理劑。
(3)稀土吸附劑除氟機理:鋯水合氧化物的離子交換與吸附性質(zhì)是由其表面羥基相關(guān)的質(zhì)子化反應(yīng)引起的。但是大多數(shù)的稀土用作吸附劑都是將稀土負載在大表面積纖維狀的物質(zhì)上。因為纖維狀吸附劑具有較大的比表面積和較強的機械強度,而稀土與F-配位能力強。所以稀土金屬氧化物對水中的氟離子具有較高的吸附容量,較強的吸附選擇性。將它加載到纖維基體上可望得到集纖維本身特點與稀土元素對氟離子的高吸附容量及高選擇性于一體的氟吸附劑。氟的還原電位為2.87V,氟具有最高的電負性。氟與稀土的化合物均為難溶化合物,溶解度極低,因而可以利用稀土作為氟的去除劑。
(4)其他類吸附劑的除氟的機理:各類吸附劑的除氟機理與各自的體系有關(guān)。如羥基磷酸鈣對氟離子的吸附是通過對CaF2的化學吸附來實現(xiàn)的;氫氧化鎂對氟離子的吸附機理與氫氧化鋁相似。