除氟原理
活性氧化鋁作為常規除氟劑對氟有很強的去除能力和選擇性。在Peri 等人的模型中指出,表面干燥的氧化鋁表面分兩層包含氧離子與鋁離子。其中*層的氧離子與第二層鋁離子相接,而含量為其的一半,因此,有一半的鋁離子暴露在表面上;而第二層的氧離子數符合Al2O3的Al/O 比。脫水時,第二層上連接的相鄰氫氧根離子脫去一分子的水。2/3的OH-被脫去后,殘留一個OH- 和一個暴露的鋁離子。該鋁離子與三個氧離子相連,可以吸附水,氨,烴等多電子化合物 。因此,以活性氧化鋁作為吸附劑可以用來吸附在水中存在的氟離子。［3］
其反應通式為：
[AlxOy（OH）z]（OH）（3x-2y-z）+ （3x-2y-z）F-→[AlxOy（OH）z]F（3x-2y-z）↓+ （3x-2y-z）OH-
即F-，通過離散、紊流及分子擴散作用由水體遷移到邊界層內，而后由分子擴散到顆粒表面及孔隙中去，并與活性氧化鋁中的聚合鋁發生沉淀反應，同時釋放出等量的OH-使水的pH值上升。又因鋁、氟化合物的性質與活性氧化鋁本身的性質差異，使沉淀物與顆粒本身結合不夠緊密，故易在強動力條件下脫落并進入水體，在除氟器中表現為部分脫落被濾床的過濾作用所攔截，使其大部仍留在濾床中。［4］
2.3 吸附效果的影響因素
2.3.1 吸附時間與吸附效果
各種吸附劑的吸附量均隨吸附時間的延長而增加,但在一定時間后, 吸附劑的吸附增量均趨于緩慢。
2.3.2 吸附劑投量與除氟效果
吸附劑, 其投量越少, 吸附越充分, 吸附效果越好。因此, 采用吸附劑除氟時, 應在保證出水合格前提下,結合占地面積、吸附時間、處理規模, 并結合再生方式和頻率, 選擇zui小的吸附劑用量。
2.3.3 溶液pH值與除氟效果
活性氧化鋁在pH7. 0左右對F-吸附效果zui差; 酸性或堿性條件下, 其吸附能力均明顯提高。［5］
2.4 活性氧化鋁的再生
將吸附飽和后的活性氧化鋁置入100 g/ L 的硫酸鋁溶液中浸泡30 h ,棄去溶液,用清水洗滌3～5次,每次用水2 L 。*使用后的活性氧化鋁表面呈黃褐色,除氟效果下降,這是由雜質吸附所致,可用3 %鹽酸處理1 次后,再用上述方法再生。再生活性氧化鋁或處理時應注意以下問題：
（1）對濾料的*次再生比較*;
（2）經過再生的濾料對氟的吸附能力明顯下降;
（3）長時間不調進水PH 值運行除氟罐, 不但使濾料提前飽和, 而且影響再生后的吸附能力。
（4）延長活性氧化鋁濾料與強堿再生液的接觸時間, 能增大氟的洗脫率;
（5）延長濾料在酸液中的浸泡時間, 能將濾料殘留堿液中和更*。
（6）調節進水PH 值在范圍內（6. 5- 7. 0） ,不但能提高出水水質, 而且延長活性氧化鋁濾料的使用周期, 更好的發揮濾料的除氟功能。
（7）強堿再生活性氧化鋁濾料費用高, 大量含強堿、強酸廢水排放嚴重污染周圍環境; 而且再生后濾料運行周期明顯縮短。此種再生方法不適宜水廠實際運行。［6］
2.5 應用
采用碳納米管和硝酸鋁制備了碳納米管負載氧化鋁新型除氟材料. X 射線衍射檢測發現, 當焙燒溫度低于850 ℃時, 氧化鋁為無定形態, 當焙燒溫度為1 050 ℃時, 氧化鋁為A形態, 掃描電子顯微鏡觀察到碳納米管與氧化鋁均勻摻雜. 同時用碳納米管負載氧化鋁復合材料進行水中氟離子的吸附研究, 結果表明,該復合材料具有優良的除氟效能. 氧化鋁負載量為30%、焙燒溫度為450 ℃條件下制備的碳納米管負載氧化鋁復合材料的吸附除氟能力是C2氧化鋁的2. 0～ 3. 5 倍, 與IRA 2410 聚合樹脂的吸附除氟能力相當, 適宜pH 范圍為5. 0～ 9. 0。［7］
總結
活性氧化鋁是一種多孔性吸附劑，其具有機械強度、物化穩定性、耐高溫及抗腐蝕性能。它對含氟廢水的處理有著較好的效果。活性氧化鋁將在其他領域發揮著一定的作用。
