[发明专利]一种同时去除地下水中砷氟的方法

说明书

技术领域

本发明涉及地下水中砷氟的处理方法，特别是指，一种同时去除砷氟的处理方法。

背景技术

饮用水砷氟污染及其水质健康风险引起了国内外广泛关注。长期饮用高砷水会使人体产生黑变病、角化症和癌症等一系列的健康问题，长期饮用高氟水则可导致斑齿病和氟骨病。我国是典型的同时遭受砷、氟污染的国家之一。由于环境地球化学因素，不少地区地下水表现出明显的砷氟共存污染特征，并可能由于二者之间潜在的协同毒性效应而导致某些地区地方病发病率异常升高。我国现行《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定砷与氟的标准限值分别为0.01mg/L和1mg/L。

天然水体中砷主要以砷酸盐(As(V))及亚砷酸盐(As(III))两种形式存在。还原性地下水条件下，砷(III)为主要存在形式。与砷(V)比较而言，砷(III)毒性较强，对土壤、沉积物及金属氧化物等的亲和力较差，去除难度更大。天然水中氟主要以氟离子(F^-)的形式存在。国内外对除砷、除氟技术进行了较为深入的研究。从理论上而言，可去除砷的方法有混凝、沉降(共沉降)、吸附、离子交换、膜分离等；可去除氟的方法有混凝、吸附、离子交换、膜分离等。因此，从理论上说混凝、吸附、离子交换、膜分离等均可实现砷氟同时去除。但迄今为止，国内外仍缺乏可在工程中推广应用的可同时去除砷氟的技术。

事实上，混凝除砷除氟技术往往适合于大规模水厂，而地下水砷氟污染往往存在于农村地区，混凝技术难以在类似情况下使用。吸附技术是适合于农村分散型供水系统的最佳技术，但可同时有效吸附砷氟的吸附剂鲜有报道。离子交换技术在竞争交换作用下可去除砷氟，但受硫酸盐、氯化物等离子的影响很大。膜分离技术中若采用反渗透技术可去除砷氟，但存在处理成本高、产生大量浓水等问题。因此，以易于在农村中应用的吸附工艺为基础，开发可同时吸附砷氟的吸附剂及其应用方法，这可能是解决饮用水砷氟共存污染问题的可行途径。

铁氧化物是可有效吸附砷的除砷活性组分，铝氧化物是可有效吸附氟的除氟活性组分。因此，将二者进行复配，即有可能获得可同时去除砷氟的材料。例如，蔡亚岐等人发明了具有很强除氟能力的氧化铁-氧化铝复合纳米除氟材料(专利申请号：CN200710118307.1)，该材料对砷也表现出良好的吸附去除能力。但是，该材料制备工艺复杂，成本昂贵，且往往需要外加磁场才能较好地实现固液分离，从而难以在工程实际中应用。许庆华等发明的凹凸棒除氟剂(专利申请号：CN200510040604.X)的材料制备成本较低，但除砷除氟能力较弱，吸附剂投量较高，且需要复杂的絮凝、沉淀、澄清过滤等单元实现固液分离，不利于在农村分散式除氟工程中应用。

本发明针对上述问题，提出一种成本低廉、使用方便、可同时去除砷氟的新方法。本发明不仅可以去除地下水、饮用水或工业废水中砷、氟等污染物，还可去除汞、铅、锌、铜、镉等重金属。

发明内容

本发明针对砷氟共存污染水，提供了一种经济有效、使用方便的处理方法。为实现上述目的，本发明提出一种首先将水中溶解性砷氟转化为颗粒态砷氟，之后通过固液分离过程将颗粒态砷氟从水中去除的方法。具体而言，本发明采取以下技术方案：

(1)在充分搅拌的条件下，按照以下方式的任何一种向砷氟共存污染水中加入由铁盐、铝盐和碱液经化学反应生成的水合铁铝氢氧化物，通过吸附、沉降、共沉降、表面络合等作用将水中溶解态的砷、氟污染物转化成颗粒态砷氟。

1)将铁盐与铝盐的混合液在充分搅拌条件下加入碱液中，并在混合条件下继续反应0.5～10min；之后将反应生成的水合铁铝氢氧化物(连同液体)在充分搅拌条件下加入砷氟共存污染水中，反应5～120min。

2)将碱液在充分搅拌条件下加入铁盐与铝盐的混合液中，并在搅拌条件下继续反应0.5～10min；之后将反应生成的水合铁铝氢氧化物(连同液体)在充分搅拌条件下加入砷氟共存污染水中，反应5～120min。

3)将铁盐溶液在充分搅拌条件下加入碱液中，并在混合条件下继续反应0.5～10min；再将铝盐溶液在充分搅拌条件下加入铁盐与碱液的混合液中，并在混合条件下继续反应0.5～10min；之后将反应生成的水合铁铝氢氧化物(连同液体)在充分搅拌条件下加入砷氟共存污染水中，反应5～120min。