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地方性氟中毒是一种世界性地方病,广泛的分布在世界各地。中国是地方性氟中毒高发区,尤其在偏远的山区和农村地区。氟中毒的主要来源是饮用水,要解决这些地区氟中毒问题关键是降低饮用水中氟含量。目前降低饮用水中氟含量的方法主要有吸附法、混凝法、电渗析法、反渗析法等,但这些方法大多数存在着使用费用高和造成二次污染严重等问题。随着人类环保意识的增强,开发效率更高、能耗更低、污染更小的处理方法显得尤为重要。
为了探索合理的除氟方法,本论文尝试利用灰岩填充反应器,在电场力作用下灰岩离解出大量钙离子与含氟溶液中氟离子发生沉淀反应。
为了确定影响该除氟方法的各种因素和这些因素的影响程度,本论文从静态试验和动态试验两方面进行研究,最后通过实际地下水样对该除氟方法进行验证。静态试验主要研究电压大小U,两极间距d和反应时间t对除氟效果的影响。动态试验在静态试验的基础上研究电压大小U,进水流速u和初始氟离子浓度对除氟效果的影响。
静态试验结果表明:溶液中残余F-浓度与两极电压大小U,两极间距d,电解电流i和反应时间t等因素有关。当电压值在4V-8V范围内时,两极电压值越大,电流密度越大,除氟效果越好,即在电压为8V时,除氟效果最好;随着反应时间t的增加,除氟效果也越好;当两极间距为1cm,2cm,3cm时,两极间距与除氟效果呈负相关,当两极间距为1cm时,除氟速率最快,但副反应很剧烈,能耗高,因此最佳两极间距为2cm。
动态试验结果表明:溶液中残余F-浓度与电极两端电压大小,溶液初始氟离子浓度和进水流速等因素有关。当电压值在4V-8V时,电压值越大,在相同的时间内溶液中氟离子浓度降低的速度越快;在相同电压条件下,当溶液初始氟离子浓度为2.5mg/L,5.0mg/L,10.0mg/L时,溶液初始氟离子浓度为2.5mg/L时出水水质达到饮用水标准所需时间越短,即溶液初始氟离子浓度越低,出水水质达到饮用水标准所需时间越短;在相同电压值和初始氟离子浓度条件下,当进水流速为1ml/min,2ml/min,3ml/min时,流速为1ml/min时除氟效果更好.
通过静态试验和动态试验表明该除氟方法是可行的,论文最后通过实际地下水样对该方法进行验证,当初始氟离子浓度为4.90mg/L时,最佳除氟条件为:电压为8V,进水流速为2ml/min,当初始氟离子浓度为2.57mg/L,时,最佳除氟条件为:电压为6V,进水流速为3 ml/min。通过试验知将该方法应用到高氟地下水除氟时,要根据高氟地下水中具体的成分来确定,即初始氟离子浓度和溶解的可移动离子的数量。
影响该方法除氟效果的主要因素有电压,反应时间,两极间距,进水流速,初始氟离子浓度和溶解的可移动离子的数量等。该方法除氟具有操作简单,容易普遍推广,能耗低等优点,同时反应器设计简单,因此该方法具有广阔的应用前景。