[发明专利]一种膜吸附深度除氟处理系统及方法

说明书

一种膜吸附深度除氟处理系统及方法，属于深度除氟技术领域。一种膜吸附深度除氟处理系统，包括膜吸附组件，膜吸附组件包括表面膜和内部支撑层，膜吸附组件的内部支撑层经活性氧化铝修饰，具有吸附氟离子的活性位点。本发明具有以下有益技术效果：1.本发明利用膜组件强化氟离子等传质过程，增加氟离子与吸附剂有效接触，从而提高吸附剂吸附效率和再生效率，适用于氟离子的深度处理，有效控制氟浓度＜1mg/L；2.本发明膜吸附组件可同时进行过滤和吸附，可用于预处理化学除氟的深度处理，同时浓缩液回流强化化学除氟，或用于浓缩单元中浓水的深度除氟，应用形式灵活、操作简便。

技术领域

本发明属于深度除氟技术领域，涉及一种膜吸附深度除氟处理系统及方法。

背景技术

氟是人体不可或缺的微量元素，适量的氟可以对人体健康起到积极作用，但摄入过多的氟则会严重影响人体健康。当饮用水中的氟浓度低于0.5mg/L，会引起儿童龋齿症；当饮用水中氟浓度高于1.5mg/L，会引起氟斑牙；氟浓度为3-6mg/L时，会发展为致残性氟骨症。

部分工业废水中含有大量氟化物，肆意排放将造成严重的环境污染，影响人类健康，甚至破坏生态平衡。目前含氟废水处理的方法以沉淀法、絮凝法、离子交换法、吸附法、膜法等为主。其中沉淀法、絮凝法通过投加钙盐、铝盐等，形成沉淀进而去除氟，但出水氟含量仍然较高，一般小于20mg/L，仅适用于高浓度氟的去除；离子交换法是采用离子交换树脂改性进而除氟，但进水成分复杂，且树脂对氟的单一性不强，以及进水条件较为苛刻，并未能广泛应用；膜法通过反渗透将水中氟离子等其他无机盐、有机物一同分离并形成浓水，并未实现有效氟的有效去除。吸附法通常采用活性氧化铝，一般出水氟含量小于1mg/L，因此被广泛用于深度除氟。

CN201106007Y公开了一种原生态氢氧化铝和超滤膜联用除氟装置，包括酸碱罐、混凝沉淀罐、超滤膜组件等装置。通过pH调节以及投加无机铝盐，生成原生态氢氧化铝吸附去除水中的氟，但混凝过程铝盐与废水接触混匀并不完全，抗冲击负荷较差。

CN210001635U公开了一种用于水中除氟的动态膜反应器，包括平板陶瓷超滤膜，且膜表面及其内部空岛附着有动态膜层，即磷酸钙纳米颗粒层，用于提高过滤精度，出水氟含量≤1mg/L。但通过向水中投加钙盐、磷酸盐形成磷酸钙纳米颗粒以沉淀形式除氟，不利于低浓度氟离子的去除，难以实现深度处理，其次磷酸钙纳米颗粒难以控制颗粒粒径，且颗粒位于超滤膜内部孔道，颗粒本身和形成的氟磷灰石沉淀都极易造成膜堵塞污染，不利于系统稳定运行。

发明内容

针对深度除氟特点及现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种膜吸附深度除氟处理系统及方法，对现有深度除氟技术进行改进，将含氟废水生水通入膜吸附组件进行过滤、吸附，具体技术方案如下。

一种膜吸附深度除氟处理系统，其特征在于，包括膜吸附组件，膜吸附组件包括表面膜和内部支撑层，膜吸附组件的内部支撑层经活性氧化铝修饰，具有吸附氟离子的活性位点。废水经过膜表面实现悬浮物等杂质过滤，氟离子透过膜表面经过支撑层时，实现吸附深度除氟，并且膜传质作用强化了氟与活性氧化铝的有效接触，提高吸附效率。

在一些具体实施方案中，膜吸附组件的表面膜为微滤膜或超滤膜。

在一些具体实施方案中，膜吸附组件的表面膜的材料为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯中的任意一种，膜孔径为0.01-1μm。

在一些具体实施方案中，膜吸附组件的内部支撑层的材料为高密度聚乙烯、碳纳米管中的任意一种。

在一些具体实施方案中，膜吸附组件的内部支撑层通过溅射、热固定等方法将活性氧化铝嵌于内部支撑层中，并均匀分布。

一种膜吸附深度除氟处理方法，其特征在于，将含氟废水调节pH，控制废水pH值为5-7，进入本发明提供的膜吸附深度除氟处理系统的膜吸附组件进行过滤、吸附，控制膜通量为50-200L/m²h，产水回用。