氟污染的危害及含氟废水处理技术探讨

杨文龙

（云南铜业科技发展股份有限公司，云南昆明　650101）

氟污染的危害及含氟废水处理技术探讨

杨文龙

（云南铜业科技发展股份有限公司，云南昆明650101）

氟是人体与植物中不可缺少的微量元素，但如果摄入过多的氟会对人体与植物都造成极大的伤害。为避免氟含量过高的氟污染，需要采用适当的处理方式。本文主要从对植物、对人体的影响两个方面介绍了氟污染的危害，再分别介绍了沉淀法、吸附法、反渗透法等几种主要的含有氟的废水处理技术，并各自分析了这几种处理方法的优缺点。

氟污染含氟废水处理技术

一方面氟是人体不可缺少的一种微量元素，人体内氟含量过多或过少都会影响人体的健康。另一方面，长期摄入过多的氟会使人体患上氟斑牙或氟骨症等慢性疾病，甚至会对人的神经造成影响。因此，研究含有氟废水的处理问题对人体健康具有极为重要的意义。

1　氟污染的危害

1.1氟污染对植物的危害

氟是植物组织的必要元素，但是植物过多的吸收氟也会对植物本身产生一定的毒害反应。植物主要从土壤中吸收氟，氟也是通过土壤进入到植物中，从植物进入到动物，从动物再进入到人体中，这一过程中氟不断的迁徙与富集，会造成一系列的环境污染与健康危害等问题。土壤中的氟污染对植物主要是慢性的危害，通过不断的吸收积累最终导致植物生理障碍。

1.2氟污染对人的危害

氟是人体不可缺少的微量元素，是构成骨骼与牙齿的成分之一，在形成骨组织与牙釉质的过程中起到重要作用，氟含量过多或过少都会影响人的身体健康。

一方面，氟含量过低时，人体的牙釉质容易被腐蚀，形成空洞，空洞内容易产生嗜酸细菌，这种细菌又会对牙齿进行破坏。此外，氟含量过低还会对人体的骨骼产生影响。当外环境的氟含量过低时，人体需氟器官的代谢会发生紊乱，使骨骼产生病变。长期氟含量过低时还会抑制骨基质与骨盐的产生，导致人体骨骼的营养不良，骨骼过早停止生长，骨关节变粗，肌肉萎缩等。

一方面，氟含量过高也会对人体的牙齿与骨骼产生影响。若是人体长期摄入的氟含量过高，其牙齿会变黑，牙板变黄，牙面变粗糙，也就是氟斑牙。当摄入的氟含量过高时，人体的骨骼也会产生病变，过量的氟会影响人体骨细胞的功能、骨骼的形状、结构与强扶。导致人体骨质酥松、骨骼发生变形，导致瘫痪、腰背疼痛，丧失劳动能力。

图1　两种渗透膜下的除氟效率与氟离子的含量关系图

2　含有氟的废水处理技术

由于含有氟的废水中成分较为复杂、多样，因此其处理技术也有很多种。目前最常见的技术有吸附法、沉淀法、反渗透法，此外还有电凝聚法、离子交换法等。

2.1沉淀法

2.1.1化学沉淀法

化学沉淀法的反应机理是将适当的化学品投入到含有氟的废水中，使其与氟反应生成氟化物，然后使其沉淀或过滤等方法将氟化物沉淀与废水分离，实现除氯技术。应用最广泛的是石灰石沉淀。

化学沉淀法较为简单，成本费用比较低，但由于其在反应过程中产生废渣，会造成二次污染问题，其处理效果也很难达到国家要求的一级标准，而且沉淀过程较为缓慢，不适合连续的排放。因此该方法一般只用于预处理阶段，要使水中氟含量达到饮用水标准，还需要进一步处理。

2.1.2混凝沉降法

混凝沉降的反应机理是使用适当的混凝剂，使水中的氟离子与铝离子、铁离子、镁离子等发生化学反应，产生络合物沉淀从而除去水中的氟。常用的混凝剂有无机混凝剂（明矾、聚铝）和有机混凝剂（天然高分子化合物、聚丙烯酰胺等）。

在实际应用时，常将石灰和明矾一起投入水中进行除氟。其化学原理为：首先加入石灰使大部分的氟与其反应形成沉淀，再加入明矾与水中剩余的氟发生凝聚反应。两者共同使用，可以较好的除去水中的氟粒子。特别是当水为弱酸性时，其除氟效率最好。这种除氟方法被广泛的应用与印度农村地区井水的除氟中。石灰与氟的化学反应方程式为：

其中，明矾的最佳除氟投入值为100-400mg/L之间，根据废水中氟的浓度不同略有改变。经实验研究，当废水的pH值在5.5-7.5之间时，用此方法除氟的效率最高，低中浓度的含氟废水经此方法除氟后，水中残余氟的浓度可降至10mg/L以下，而中高浓度的含氟废水经此方法除氟后，，水中残余氟的浓度可降至15mg/L以下。

2.2吸附法

吸附法的反应机理是在废水中安装含有吸附剂的设备用以吸收水中的氟离子。反应过程中，水中的氟离子与吸附剂力的离子发生交换，氟离子留在吸附剂上，其它离子进入水中。这种方法是基于接触的表面反应，只适用于氟浓度较低的废水中，或者是经预处理后氟的含量降到15-30mg/L的废水二次处理。有研究表明，蒙脱石在酸性条件下的除氟效果较好，特别是在pH值为2时，其除氟效率可以达到96%及以上。还有人对粉煤灰处理含氯废水做了研究，经实验发现，粉煤灰与生石灰结合使用，可以使含有氟20-100mg/L的废水吸附法在含有氟的废水二次处理过程中具有较好的效果，但是由于吸附剂设备的损耗，可吸附的量较低、床层再生较为复杂、再生液处理困难等诸多问题导致其实用性较小。

除氟至10mg/L以下。

2.3反渗透法

反渗透法是这几年新发展起来的一种处理含氟废水的技术，属于膜分离方法的一种。这种方法是基于反渗透膜会选择性的只透过溶剂（溶剂通常是水）而截流废水中其它的离子物质的特性，克服溶剂的渗透压力，以反渗透膜两侧的压力差作为推动力，使溶剂通过反渗透从而实现对含氟废水进行分离。从本质上来讲，这种方法并没有定向的选择性，只是在除盐的过程中将其它离子如氟离子一起去除。

根据实验研究，较高浓度的含氟废水通过反渗透法除氟时，其除氟效率随着含氟废水中氟离子的浓度的增加而降低。当含氟废水中氟离子的浓度大于7000mg/L时，氟的去除率仅为50%。两种渗透膜下的除氟效率与氟离子的含量关系图如图1所示。

2.4其它方法

除了化学沉淀、吸附法、渗透法等主要的方法外，目前还有一些其它较为有效的除氟方法。比如电渗析法、电凝聚法、离子交换法等，针对一些特殊的废水，应用这些新型方法可以起到更好的效果。但是由于这些新的处理方法通常工艺较为复杂，且成本较高，目前还只适用于一些特殊的废水处理中。

3　结语

氟是人体与植物必不可少的微量元素之一，其含量过高或过低都会对人体及植物产生危害。为避免氟含量过高的氟污染，需要采用适当的处理方式。目前对含有氟的废水处理方法较多，其中沉淀法是应用最广泛的一种，工艺操作较为简单，成本费用比较低，但由于其在反应过程中产生废渣，会造成二次污染问题；吸附法对含氟的各类废水均可以进行处理，且吸附材料费用较低，如果可以提高吸附剂可以吸附的氟量，并解决好吸附剂的床层再生问题，会具有较好的发展前景。

［1］雷绍民，郭振华.氟污染的危害及含氟废水处理技术研究进展［J］.金属矿山，2012，（4）：152-155，159.

［2］李明浩.氟污染控制及其综合利用［J］.山东工业技术，2014，（11）：112-112，118.

［3］许健.含氟废水处理的研究进展［J］.城市建设理论研究（电子版），2013，（20）.