氟污染的危害及含氟廢水處理技術(shù)探討

楊文龍

【摘 要】氟是人體與植物中不可缺少的微量元素，但如果攝入過多的氟會對人體與植物都造成極大的傷害。為避免氟含量過高的氟污染，需要采用適當(dāng)?shù)奶幚矸绞?。本文主要從對植物、對人體的影響兩個方面介紹了氟污染的危害，再分別介紹了沉淀法、吸附法、反滲透法等幾種主要的含有氟的廢水處理技術(shù)，并各自分析了這幾種處理方法的優(yōu)缺點。

【關(guān)鍵詞】氟污染 含氟廢水 處理技術(shù)

一方面氟是人體不可缺少的一種微量元素，人體內(nèi)氟含量過多或過少都會影響人體的健康。另一方面，長期攝入過多的氟會使人體患上氟斑牙或氟骨癥等慢性疾病，甚至?xí)θ说纳窠?jīng)造成影響。因此，研究含有氟廢水的處理問題對人體健康具有極為重要的意義。

1氟污染的危害

1.1氟污染對植物的危害

氟是植物組織的必要元素，但是植物過多的吸收氟也會對植物本身產(chǎn)生一定的毒害反應(yīng)。植物主要從土壤中吸收氟，氟也是通過土壤進(jìn)入到植物中，從植物進(jìn)入到動物，從動物再進(jìn)入到人體中，這一過程中氟不斷的遷徙與富集，會造成一系列的環(huán)境污染與健康危害等問題。土壤中的氟污染對植物主要是慢性的危害，通過不斷的吸收積累最終導(dǎo)致植物生理障礙。

1.2氟污染對人的危害

氟是人體不可缺少的微量元素，是構(gòu)成骨骼與牙齒的成分之一，在形成骨組織與牙釉質(zhì)的過程中起到重要作用，氟含量過多或過少都會影響人的身體健康。

一方面，氟含量過低時，人體的牙釉質(zhì)容易被腐蝕，形成空洞，空洞內(nèi)容易產(chǎn)生嗜酸細(xì)菌，這種細(xì)菌又會對牙齒進(jìn)行破壞。此外，氟含量過低還會對人體的骨骼產(chǎn)生影響。當(dāng)外環(huán)境的氟含量過低時，人體需氟器官的代謝會發(fā)生紊亂，使骨骼產(chǎn)生病變。長期氟含量過低時還會抑制骨基質(zhì)與骨鹽的產(chǎn)生，導(dǎo)致人體骨骼的營養(yǎng)不良，骨骼過早停止生長，骨關(guān)節(jié)變粗，肌肉萎縮等。

一方面，氟含量過高也會對人體的牙齒與骨骼產(chǎn)生影響。若是人體長期攝入的氟含量過高，其牙齒會變黑，牙板變黃，牙面變粗糙，也就是氟斑牙。當(dāng)攝入的氟含量過高時，人體的骨骼也會產(chǎn)生病變，過量的氟會影響人體骨細(xì)胞的功能、骨骼的形狀、結(jié)構(gòu)與強(qiáng)扶。導(dǎo)致人體骨質(zhì)酥松、骨骼發(fā)生變形，導(dǎo)致癱瘓、腰背疼痛，喪失勞動能力。

2含有氟的廢水處理技術(shù)

由于含有氟的廢水中成分較為復(fù)雜、多樣，因此其處理技術(shù)也有很多種。目前最常見的技術(shù)有吸附法、沉淀法、反滲透法，此外還有電凝聚法、離子交換法等。

2.1沉淀法

2.1.1化學(xué)沉淀法

化學(xué)沉淀法的反應(yīng)機(jī)理是將適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)品投入到含有氟的廢水中，使其與氟反應(yīng)生成氟化物，然后使其沉淀或過濾等方法將氟化物沉淀與廢水分離，實現(xiàn)除氯技術(shù)。應(yīng)用最廣泛的是石灰石沉淀。

化學(xué)沉淀法較為簡單，成本費用比較低，但由于其在反應(yīng)過程中產(chǎn)生廢渣，會造成二次污染問題，其處理效果也很難達(dá)到國家要求的一級標(biāo)準(zhǔn)，而且沉淀過程較為緩慢，不適合連續(xù)的排放。因此該方法一般只用于預(yù)處理階段，要使水中氟含量達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，還需要進(jìn)一步處理。

2.1.2混凝沉降法

混凝沉降的反應(yīng)機(jī)理是使用適當(dāng)?shù)幕炷齽?，使水中的氟離子與鋁離子、鐵離子、鎂離子等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生絡(luò)合物沉淀從而除去水中的氟。常用的混凝劑有無機(jī)混凝劑（明礬、聚鋁）和有機(jī)混凝劑（天然高分子化合物、聚丙烯酰胺等）。

在實際應(yīng)用時，常將石灰和明礬一起投入水中進(jìn)行除氟。其化學(xué)原理為：首先加入石灰使大部分的氟與其反應(yīng)形成沉淀，再加入明礬與水中剩余的氟發(fā)生凝聚反應(yīng)。兩者共同使用，可以較好的除去水中的氟粒子。特別是當(dāng)水為弱酸性時，其除氟效率最好。這種除氟方法被廣泛的應(yīng)用與印度農(nóng)村地區(qū)井水的除氟中。石灰與氟的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

其中，明礬的最佳除氟投入值為100-400mg/L之間，根據(jù)廢水中氟的濃度不同略有改變。經(jīng)實驗研究，當(dāng)廢水的pH值在5.5-7.5之間時，用此方法除氟的效率最高，低中濃度的含氟廢水經(jīng)此方法除氟后，水中殘余氟的濃度可降至10mg/L以下，而中高濃度的含氟廢水經(jīng)此方法除氟后，，水中殘余氟的濃度可降至15mg/L以下。

2.2吸附法

吸附法的反應(yīng)機(jī)理是在廢水中安裝含有吸附劑的設(shè)備用以吸收水中的氟離子。反應(yīng)過程中，水中的氟離子與吸附劑力的離子發(fā)生交換，氟離子留在吸附劑上，其它離子進(jìn)入水中。這種方法是基于接觸的表面反應(yīng)，只適用于氟濃度較低的廢水中，或者是經(jīng)預(yù)處理后氟的含量降到15-30mg/L的廢水二次處理。有研究表明，蒙脫石在酸性條件下的除氟效果較好，特別是在pH值為2時，其除氟效率可以達(dá)到96%及以上。還有人對粉煤灰處理含氯廢水做了研究，經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，粉煤灰與生石灰結(jié)合使用，可以使含有氟20-100mg/L的廢水除氟至10mg/L以下。

吸附法在含有氟的廢水二次處理過程中具有較好的效果，但是由于吸附劑設(shè)備的損耗，可吸附的量較低、床層再生較為復(fù)雜、再生液處理困難等諸多問題導(dǎo)致其實用性較小。

2.3反滲透法

反滲透法是這幾年新發(fā)展起來的一種處理含氟廢水的技術(shù)，屬于膜分離方法的一種。這種方法是基于反滲透膜會選擇性的只透過溶劑（溶劑通常是水）而截流廢水中其它的離子物質(zhì)的特性，克服溶劑的滲透壓力，以反滲透膜兩側(cè)的壓力差作為推動力，使溶劑通過反滲透從而實現(xiàn)對含氟廢水進(jìn)行分離。從本質(zhì)上來講，這種方法并沒有定向的選擇性，只是在除鹽的過程中將其它離子如氟離子一起去除。

根據(jù)實驗研究，較高濃度的含氟廢水通過反滲透法除氟時，其除氟效率隨著含氟廢水中氟離子的濃度的增加而降低。當(dāng)含氟廢水中氟離子的濃度大于7000mg/L時，氟的去除率僅為50%。兩種滲透膜下的除氟效率與氟離子的含量關(guān)系圖如圖1所示。

2.4其它方法

除了化學(xué)沉淀、吸附法、滲透法等主要的方法外，目前還有一些其它較為有效的除氟方法。比如電滲析法、電凝聚法、離子交換法等，針對一些特殊的廢水，應(yīng)用這些新型方法可以起到更好的效果。但是由于這些新的處理方法通常工藝較為復(fù)雜，且成本較高，目前還只適用于一些特殊的廢水處理中。

3結(jié)語

氟是人體與植物必不可少的微量元素之一，其含量過高或過低都會對人體及植物產(chǎn)生危害。為避免氟含量過高的氟污染，需要采用適當(dāng)?shù)奶幚矸绞?。目前對含有氟的廢水處理方法較多，其中沉淀法是應(yīng)用最廣泛的一種，工藝操作較為簡單，成本費用比較低，但由于其在反應(yīng)過程中產(chǎn)生廢渣，會造成二次污染問題；吸附法對含氟的各類廢水均可以進(jìn)行處理，且吸附材料費用較低，如果可以提高吸附劑可以吸附的氟量，并解決好吸附劑的床層再生問題，會具有較好的發(fā)展前景。

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