前言
我國高氟水分布廣泛，范圍遍及全國各省、市和自治區。氟中毒嚴重地損害著(zhù)廣大群眾的身體健康，是我國一種主要地方病。
為了保障人民的身體健康，改善飲用水水質(zhì)，我國已進(jìn)行了大量的除氟試驗，目前已掌握了活性氧化鋁、電滲析、電凝聚、絮凝
沉淀、骨炭等方法，并在一些典范工程中實(shí)施和形成系列處理方法。為滿(mǎn)足飲用水除氟工程設計和管理的要求，特編制《飲用水
除氟設計規程》。
現批準《飲用水除氟設計規程》為中國工程建設標準化協(xié)會(huì )標準，編號為ＣＥＣs４６∶９３。在使用過(guò)程中如發(fā)現有需要修改、補充之處，請將意見(jiàn)或有關(guān)資料寄交中國工程建設標準化協(xié)會(huì )城市給水排水委員會(huì )(上海市國康路３號，郵政編碼200092)。
中國工程建設標準化協(xié)會(huì )
1993年2月1日
1 總 則
1.0.1 為指導我國飲用水除氟工程的設計，提高我國飲用水除氟設計技術(shù)水平、改善病區人民健康狀況，特制定本標準。
1.0.2 飲用水氟化物含量應符合《生活飲用水衛生標準》(GB 5749—85)的規定，當氟化物含量大于1.0mg/L時(shí)應進(jìn)行[除氟處理。]
1.0.3 本規程包括活性氧化鋁法、電滲析法、電凝聚法、絮凝沉淀法的有關(guān)技術(shù)規定。
1.0.4 本規程適用于新建、擴建或改建的城鎮、工業(yè)企業(yè)及農村的永久性飲用水除氟工程的設計。
1.0.5 需飲用水除氟的給水工程，其供水方式宜實(shí)行分質(zhì)供水。對擴建、改建工程應充分利用原有的設施。
1.0.6 設計飲用水除氟工程時(shí)，除應符合本規程規定外，還應符合《室外給水設計規范》(GBＪ13—86)及國家現行有關(guān)標準的規定。
1.0.7 除氟凈化過(guò)程中產(chǎn)生的廢水及泥渣排放應符合《污水綜合排放標準》(GB 8978—86)和《農用污泥中污染物控制標準》(GB 4284—84)的規定。
2 活性氧化鋁法
2.1 一般規定
2.1.1 本規范適用于以活性氧化鋁為濾料的除氟工藝。
2.1.2 除氟濾池的原水含氟量宜小于10mg/L，懸浮物不宜超過(guò)5mg/L。
2.1.3 當原水中含砷量超過(guò)[0.05mg/L]時(shí)，應通過(guò)試驗確定除氟的工藝參數。
2.2 濾 料
2.2.1 活性氧化鋁的粒徑不得大于2.5ｍｍ，一般宜為0.4～1.5ｍｍ。
2.2.2 活性氧化鋁應有足夠的機械強度。
2.3 吸 附
2.3.1 在原水接觸濾料之前，宜降低pH值，其降低值應通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟比較確定，一般宜調整到6.0～7.0之間。
2.3.2 原水可采用投加硫酸、鹽酸、醋酸等酸性溶液或投加二氧化碳氣體降低pH值，投加量應根據原水堿度和pH值計算或通過(guò)試驗來(lái)確定。
2.3.3 濾池的濾速可按下列兩種方式采用：
(1)當濾池進(jìn)水pH值大于7.0時(shí)，應采用間斷運行方式，其設計濾速為2～3m/h，連續運行時(shí)間4～6h，間斷4～6ｘ。
(2)當進(jìn)水pH值小于7.0時(shí)，可采用連續運行方式，其濾速為6～10m/h。
2.3.4 原水通過(guò)濾料層的流向可采用自下而上或自上而下方式。 當采用硫酸溶液調節pH值時(shí)，宜采用自上而下方式。[當采用二]氧化碳調節pH值時(shí)，宜采用自下而上方式。
2.3.5 單個(gè)濾池除氟周期終點(diǎn)出水的含氟量可稍高于1mg/L，并應根據混合調節能力確定終點(diǎn)含氟量值，但混合后處理水含氟量應不大于1.0mg/L。
2.3.6 濾料的周期吸附容量主要根據原水含氟量、pH值、濾速、濾層厚度、終點(diǎn)含氟量及濾料性能等因素來(lái)選定。
(1)當采用硫酸溶液調節pH值為6.0～6.5時(shí)，一般可為4～5g(F)/kg(Al2O3)。
(2)當采用二氧化碳調節pH值為6.5～7.0時(shí)，一般可為3～4g(F)/kg(Al2O3)。
2.3.7 單個(gè)濾池濾料厚度按下列規定采用：
(1)當原水含氟量小于4mg/L時(shí)，濾料厚度宜大于1.5ｍ；
(2)當原水含氟量在4～10ｍｇL時(shí)，濾料厚度宜大于1.8ｍ。
注：當采用硫酸調pH值，規模較小、濾速轉低時(shí)，濾層厚度可降為0.8～1.2ｍ。
2.4 再 生
2.4.1 當濾池出水含氟量達到終點(diǎn)含氟量值時(shí)，濾料應進(jìn)行再生處理。再生液宜采用氫氧化鈉溶液，也可采用硫酸鋁溶液。
2.4.2 當采用氫氧化鈉再生時(shí)，再生過(guò)程可分為首次反沖、再生、二次反沖(或淋洗)及中和四個(gè)階段。當采用硫酸鋁再生時(shí)，上述中和階段可以省去。
2.4.3 首次反沖洗濾層膨脹率可采用30％～50％，反沖時(shí)間可采用10～15min，沖洗強度視濾料粒徑大小，一般可采用12～16L/ｍ2·s。
2.4.4 再生溶液宜自上而下通過(guò)濾層；再生液流速、濃度和用量可按下列規定采用：
(1)氫氧化鈉再生：可采用濃度為0.75％～1％ＮAOh溶液，氫氧化鈉的消耗量可按每去除1ｇ氟化物需要8～10ｇ固體氫氧化鈉來(lái)計算。。再生液用量容積為濾粒體積的3～6倍，再生時(shí)間為1～2h，再生液流速為3～10ｍ/h。
(2)硫酸鋁再生：濃度為2％～3％，硫酸鋁的消耗量可按每去除1ｇ氟化物需要60～80ｇ固體硫酸鋁｛AL2(sO4)3·18h2O｝來(lái)計算。再生時(shí)間可選用2～3h，流速可選用1～2.5m/h。
再生后濾池內的再生溶液必須排空。
2.4.5 二次反沖強度可采用3～5L/ｍ2s，流向自下而上通過(guò)濾層，反沖時(shí)間可采用1～3h。淋洗采用原水以1/2正常過(guò)濾流量，從上部對濾粒進(jìn)行淋洗，淋洗時(shí)間0.5h，淋洗時(shí)間0.5ｈ。
2.4.6 采用硫酸鋁作再生劑，二次反沖終點(diǎn)出水pH值應大于6.5，含氟量應小于1mg/L。
2.4.7 采用氫氧化鈉作再生劑，二次反沖(或淋洗)后應進(jìn)行中和。中和可采用1％硫酸溶液調節進(jìn)水pH值至3左右，進(jìn)水流速與正常除氟過(guò)程相同，中和時(shí)間為1～2h，直至出水pH值降至8～9時(shí)為止。
2.4.8 首次反沖、二次反沖、淋洗以及配制再生溶液均可利用原水。
2.4.9 首次反沖、二次反沖、淋洗及中和的出水均嚴禁飲用，必須廢棄。
2.5 濾 池
2.5.1 濾池可采用敞開(kāi)式或壓力式，一般為圓型罐體。
2.5.2 濃酸應稀釋后投加，應注入原水管的中心。二氧化碳氣體的投加應通過(guò)微孔擴散器來(lái)完成。
2.5.3 濾池的結構材料應滿(mǎn)足下列條件：
(1)符合生活飲用水水質(zhì)的衛生要求；
(2)適應環(huán)境溫度；
(3)適應pH2～13；
(4)易于維修和配件的更換。
2.5.4 當采用濾頭布水方式時(shí)，應在吸附層下面鋪一層厚度50～150ｍｍ，粒徑2～4ｍｍ的石英砂作為承托層。
2.5.5 計算濾池的高度時(shí)，濾層表面至池頂高度宜采用1.5～[2.0ｍ。]
2.5.6 反沖洗進(jìn)出水管必須按首次反沖洗強度來(lái)選擇管徑，敞開(kāi)式濾池反沖出水管可不安裝閥門(mén)。
2.5.7 濾池應設置下列配件：
(1)進(jìn)、出水取樣管；
(2)進(jìn)水流量指示儀表；
(3)觀(guān)察濾層的視鏡。
2.6 除 氟 站
2.6.1 除氟處理前必要時(shí)可進(jìn)行預處理，消毒工藝應放在除氟[處理工藝的]后面。除氟站應設置廢液處理裝置。再生活性氧化鋁[廢液，二次]反沖廢水，淋洗廢水及中和廢水必須經(jīng)處理后方可排放。
2.6.2 除氟工藝可按連續運轉滲計，當站內有調節構筑物時(shí)，可按最高日平均時(shí)供水量滲計；當無(wú)調節構筑物時(shí)，應按最高日最高時(shí)供水量設計。
2.6.3 濾池應建造在室內，其布置應留有足夠的空間，以保證閥門(mén)和儀器操作方便。
2.6.4 多個(gè)濾池運行可根據實(shí)際情況確定串聯(lián)或并聯(lián)運行。
2.6.5 多個(gè)濾池的運行周期應互相錯開(kāi)，處理水可選擇管道混合或儲水池混合。
2.6.6 設置儲水池時(shí)，其最小容積可按50％的最高日用水量計[算。]
2.6.7 在接觸酸的區域附近必須為操作人員設置緊急淋浴和洗眼設備，操作人員工作時(shí)必須穿防護服。必須準備中和酸堿的化學(xué)品(如碳酸氫鈉和硼酸溶液)處置溢漏，在可能出現溢漏的地區必須有盛裝的容器。
2.6.8 除氟站應設置化驗臺，主要檢測氟化物和pH值。
2.6.9 除氟站的管道一般可組成如下：
(1)原水進(jìn)水管；
(2)處理水出水管；
(3)廢水排放管；
(4)酸液管(或二氧化碳氣體管)；
(5)再生液(堿液或硫酸鋁液)管；
(6)取樣管。
酸、堿溶液管道的材料應采用塑料(例如聚氯乙稀)或不銹鋼。
2.6.10 可用化學(xué)沉淀或蒸發(fā)的方法處理廢水，濃縮的廢水或沉淀物可進(jìn)行填埋或者回收氟化物。
3 電滲析法
①3.1 一般規定
3.1.1 電滲析法適用于含鹽量大于500mg/L，小于10000mg/L，氟化物含量大于1.0mg/L小于12mg/L的原水。
3.1.2 進(jìn)入電滲析器的原水水質(zhì)應符合下列條件：
(1)濁度5度以下。
(2)耗氧量＜3mg/L(CODCr法)。
(3)鐵＜0.3mg/L。
(4)錳＜0.3mg/L。
(5)游離余氯＜1mg/L。
(6)細菌總數不宜大于1000個(gè)/ｍL(符合飲用水源標準)。
(7)水溫5°～40℃。
3.1.3 當原水水質(zhì)指標超出3.1.2規定時(shí)，應進(jìn)行相應預處理。
3.1.4 系統中的儲水池、閥門(mén)、管道、泵等元器件，應采用無(wú)毒工程塑料、不銹鋼或混凝土等材料。
3.1.5 經(jīng)處理后出水含鹽量不宜＜200mg/L。
3.1.6 經(jīng)處理后出水含碘量低于10μｇ/L時(shí)應采取加碘措施。
3.2 工藝設計
3.2.1 一般可采用下列工藝流程：
(1)
(2)電滲析可與活性氧化鋁或離子交換等方法串聯(lián)使用。
3.2.2 電滲析除氟的主要設備應包括：電滲析器、倒極器、精[ 密過(guò)濾器、原水箱或原水加壓泵、淡水箱、酸洗槽、酸液泵、濃水循環(huán)箱、供水泵、壓力表、流量計、配電柜、硅整流器、變壓[器、操作控]制臺、大修洗膜池、化驗檢測儀器等。
3.2.3 原水水箱容積應按大于時(shí)供水量的2倍來(lái)計算。
3.2.4 電滲析器及主要輔助設備可按下列要求選擇：
(1)電滲析器：應根據原水及供水水質(zhì)要求和氟離子的去除率選擇主機型號、流量、級、段和膜對數。
(2)倒極器：1)倒極器操作可采用手動(dòng)或氣動(dòng)、電動(dòng)、機械等自動(dòng)控制倒極方式。2)自動(dòng)倒極裝置應同時(shí)具有切換電極極性和改變濃淡水方向的作用。3)倒極周期應根據原水水質(zhì)及工作電流密度確定，一般頻繁倒極周期宜采用0.5～1h，定期倒極周期不應超過(guò)4h。
(3)濃水箱：其有效容積除滿(mǎn)足全系統用水外，還應留有1～2ｍ3儲存量。
(4)水質(zhì)化驗檢測儀表：氟離子測定儀、溫度計、電導儀、濁度計、pH計等。
3.2.5 電滲析主機酸洗周期可根據原水硬度、含鹽量確定，當除鹽率下降5％ 時(shí)，應停機按下列規定進(jìn)行酸洗。
(1)周期：采用頻繁倒換電極方式時(shí)，可為1～4周。
(2)方式：動(dòng)態(tài)循環(huán)。
(3)時(shí)間：一般可為2h，以出水pH值不變?yōu)榻K點(diǎn)。
(4)酸洗液：宜采用工業(yè)鹽酸，濃度可為1.0％～1.5％，但不得大于2％。
3.2.6 電滲析器大修每年不應少于1次。
3.2.7 配電設備或動(dòng)力設備應按下列要求設計：
(1)與電滲析主機間距應能滿(mǎn)足檢修空間，并應采取防潮，防火措施。主要通道凈寬應大于1.5ｍ。
(2)變壓器容量應根據原水含鹽量、含氟量及倒換電極時(shí)最高沖擊電流等因素確定，一般應為正常工作電流的2倍。
(3)電滲析器必須采用可調的直流電源。
(4)電滲析控制臺應滿(mǎn)足整流、調壓、倒極操作及電極指示等要求。
3.2.8 處理站內可采用明渠或地漏排水。
3.2.9 電滲析淡水、濃水、極水流量可按下列要求設計：
(1)淡水流量可根據處理水量確定。
(2)濃水流量可略低于淡水流量，但不得低于2/3的淡水流量。
(3)極水流量一般可為1/3～1/4的淡水流量。
3.2.10 進(jìn)入電滲析器的水壓不應大于0.3MPA。
3.2.11 電滲析器工作電壓可根據原水含鹽量、含氟量及相應去除率，或通過(guò)極限電流試驗確定。
膜對電壓可按表3.2.11選用。
電滲析器膜對電壓 表3.2.11 用 途 原水含鹽量(溶解性總固體)
(mg/L) 原水含氟量
(mg/L) 不同厚度隔板的膜對電壓(Ｖ/對)
0.5～1ｍｍ 1～2ｍｍ
除氟除鹽 500～1000 1.0～12 0.3～1.0 0.6～2.0
3.2.12 電滲析器工作電流可根據原水含鹽量、含氟量及相應去除率、或通過(guò)極限電流試驗確定。
電滲析器的電流密度可按表3.2.12選用。
電滲析器電流密度 表3.2.12 原水含鹽量(mg/L) ＜500 500～2000 2000～10000
電流密度(ｍA/ｃｍ) 0.5～1.0 1～5 5～20
3.2.13 濃、淡水進(jìn)出連通孔流速一般可采用0·5～1ｍ/s。
3.2.14 電滲析除氟站位置應盡量靠近用水設備，輸水應選擇最短距離。電滲析主機應設置在底層。
3.2.15 電滲析流程長(cháng)度、級、段數應按脫鹽率確定，脫鹽率可按公式3.2.15計算：
Z＝(100Y－C)/(100－Ｃ)(3.2.15)
式中?。凇擕}率(％)；
Ｙ——脫氟率(％)；
?。谩禂?。重碳酸鹽水型Ｃ為－45；氯化物水型Ｃ為－65；硫酸鹽水類(lèi)Ｃ為0。
3.3 電滲析主機
3.3.1 離子交換膜應符合下列要求：
(1)離子交換膜應采用選擇透過(guò)率大于90％的硬質(zhì)聚乙烯異相膜，其厚度宜采用0.5～0.8ｍｍ。
(2)離子交換陽(yáng)膜的陽(yáng)離子遷移數應大于0.9。離子交換陰膜的陰離子遷移數應大于0.9。
(3)離子交換膜必須無(wú)毒性。
(4)離子交換膜應有較好的化學(xué)穩定性；一般在正常工作條件下，應連續工作一年以上性能不變。
(5)離子交換膜應有良好的機械強度和尺寸穩定性。膜應平整，無(wú)孔洞，無(wú)裂縫。膜的爆破強度應大于0.3MPA。在使用中不因溶液濃度、濕度變化而變形。
3.3.2 隔板及隔網(wǎng)應符合下列要求：
(1)隔板厚度一般可采用0.5～2.0ｍｍ。
(2)隔板材質(zhì)應耐酸堿，不受溫度變化，必須無(wú)毒性，一般可采用聚丙烯或硬質(zhì)聚氯乙烯。
(3)隔板尺寸一般為：400ｍｍ×800ｍｍ、400ｍｍ×1200ｍｍ、400ｍｍ×1600ｍｍ、800×1600ｍｍ。
(4)隔網(wǎng)厚度和孔眼分布應均勻，材質(zhì)必須無(wú)毒性。隔網(wǎng)可采用編織網(wǎng)、沖模網(wǎng)、魚(yú)鱗網(wǎng)等。
3.3.3 電極應具有良好導電性能、電坐小、機械強度高、化學(xué)及電化學(xué)穩定性好。一般可采用高純石墨電極、鈦涂釕電極；當采用不銹鋼電極時(shí)水中氯離子含量應小于100mg/L；若采用其它材質(zhì)時(shí)，則應符合《生活飲用水衛生標準》，嚴禁采用鉛電極。
3.3.4 在處理高濃度含氟苦咸水時(shí)，為不使淡水受污染，應設置保護室。
3.3.5 夾緊裝置應在壓緊時(shí)均勻受力，可用鍍鋅螺桿，夾緊裝置可分別采用鋼板、槽鋼組合或鑄鐵壓板。鎖緊壓力以不內滲外漏為度，一般不宜超過(guò)0.35MPA。
4 電凝聚法
4.1 一般規定
4.1.1 本法適用原水含氟量小于20mg/L。
4.1.2 原水進(jìn)電凝聚器前應加酸降低pH值，并應通過(guò)試驗確定經(jīng)濟技術(shù)上最佳的pH值，一般可調到5.5～7.0。
4.2 工藝流程
4.2.1 一般工藝流程如下(見(jiàn)圖4.2.1)：
4.2.2 原水池的容積可按1h滲計水量確定。
4.3 電 解 槽
4.3.1 電解槽的電路選擇按照電極的極性可分為單極性電極串聯(lián)電路和雙極性電極串聯(lián)電路兩種。
4.3.2 電解槽的設計參數可按下列規定采用：
(1)鋁的消耗量可按每去除1ｇ氟需要6～10ｇ金屬鋁來(lái)計算。
(2)電解槽電極板的電流密度可采用10～15A/ｍ2。
(3)電解鋁極間距可采用3～10ｍｍ。
4.3.3 電解槽可采用下部進(jìn)水，上部出水，并應保證配水及集水均勻。
4.3.4 電解槽應采用自動(dòng)倒極裝置，倒極周期可采用5～10min。
4.3.5 電解槽運行到電流效率急劇降低時(shí)，必須更換電極，并對極板進(jìn)行機械凈化。
4.3.6 電解槽的工作電流根據水中必須加進(jìn)的每小時(shí)耗鋁量及鋁的電流效率確定。電解槽中的電壓可根據電極聯(lián)結系統和電極電阻抗的電壓進(jìn)行計算。電解槽上的工作電壓不應超過(guò)36Ｖ。
4.4 電器設備
4.4.1 電解槽工作必須采用直流電源，一般可采用可控硅整流器。
4.4.2 電器設備控制臺應設置直流電壓表、電流表及電源開(kāi)關(guān)。直流電壓表的額定值應為工作電壓的2倍，直流電流表的額定值應為正常工作電流的2倍。
4.4.3 變壓器容量可根據原水含鹽量、含氟量及最高沖擊電壓確定，一般應為正常工作容量的2倍。
4.4.4 電器滲備應設置過(guò)流保護、斷相保護和報警等裝置。
4.4.5 電器設備應設置倒極裝置，一般可采用自動(dòng)倒極。
4.4.6 電器設備與電解槽及凈水裝置的安裝應留有維修及操作的間距，并應采取防潮，防火措施。
5 絮凝沉淀法
5.0.1 本法適用于處理水量≤30ｍ3/ｄ；含氟量≤4mg/L的原水。
5.0.2 原水水溫適宜范圍7°～32℃。
5.0.3 本法所使用藥劑宜采用鋁鹽。
5.0.4 藥劑(按AL↑[3＋]計)投加量應通過(guò)實(shí)驗確定，一般宜為原水含氟量的10～15倍。
5.0.5 投加藥劑后應控制水中堿度，使pH值保持在6.5～7.5。
5.0.6 本法可采用下述兩種流程，宜優(yōu)先選用流程(1)。
5.0.7 運行方式與設計參數：
(1)藥劑應與原水充分混合，混合方式可采用泵前加藥或管道混合器混合。
(2)絮凝可采用底部切線(xiàn)進(jìn)水的旋流絮凝型式。
(3)沉淀宜采用靜止沉淀方式。
(4)沉淀時(shí)間應通過(guò)實(shí)驗確定。一般情況采用流程(1)時(shí)，宜采用4ｘ；采用流程(2)時(shí)，宜采用8h。
5.0.8 濾池的濾速、濾料、級配、反洗周期、反洗強度等應符合《室外給水設計范規》(GBＪ13—86)的規定。
附錄Ａ 本規范用詞說(shuō)明
執行本規范條文時(shí)，對于要求嚴格程度的用詞說(shuō)明如下，以便在執行中區別對待。
（１）表示很?chē)栏?，非這樣做不可的用詞：
正面詞采用“必須”；
反面詞采用“嚴禁”。
（２）表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的用詞：
正面詞采用“應”；
反面詞采用“不應”或“不得”。
（３）表示允許稍有選擇，在條件許可時(shí)，首先應這樣做的詞：
正面詞采用“宜”或“可”；
反面詞采用“不宜”。
附加說(shuō)明
主編單位：中國市政工程華北設計院
參編單位：同濟大學(xué)
上海市政工程設計院
主編人：劉曉園
主要起草人：徐國勛、朱列平、鄭義滔
注：①（本規程僅包括電滲析部分）。
除氟作用機理探討
氟離子半徑小，溶解性能好，是較難去除的污染物之一。目前認識到的除氟機理主要有：
(1)生成難溶氟化物沉淀
如鈣鹽法中將氟離子轉化為難溶的CaF2沉淀。鈣鹽聯(lián)合使用鎂鹽、鋁鹽、磷酸鹽后，除氟效果增加，殘氟濃度更低，主要原因是形成了新的更難溶的含氟化合物。如鈣鹽與磷酸鹽合用時(shí)，生成Ca5(PO4)3F沉淀；CaCl2和AlCl3合用時(shí)，形成一種由Ca、Al及F組成的絡(luò )合物沉淀，其具體組分和結構尚待進(jìn)一步研究。一些由多種元素組成的氟化物，比單一元素組成的氟化物具有更低的溶解度，對它們形成條件的研究，有助于除氟工藝的改進(jìn)和新方法的研究與開(kāi)發(fā)。
(2)離子或配位體交換
F-與OH-半徑及電荷都較為相近，除氟劑中的OH-基團可與F-交換而達到除氟的目的。如羥基磷酸鈣Ca10(PO4)6(OH)2的除氟機理：
Ca10(PO4)6(OH)2+2F- Ca10(PO4)6F2+2OH-
鋁鹽混凝法中，鋁鹽混凝劑的最有效成分Al13O4(OH)7+24及其水解后形成的Al(OH)3(am)凝膠，其中的OH-配位體都可與F-交換：
Al13O4(OH)7+24+xF- Al13O4(OH)24-xF7+x+xOH-
Al(OH)3(am)+xF- Al(OH)3-xFx+xOH-
這一機理已被除F-后體系pH升高現象所證實(shí)。［Al13O4(OH)24-xFx］7+等陽(yáng)離子形成后，可進(jìn)一步水解生成Al13O4(OH)21F10等羥氟鋁化合物。由于這一類(lèi)化合物在水中有一定的溶解度，致使單獨使用鋁鹽混凝除氟時(shí)最終出水的氟離子質(zhì)量濃度很難降至4～7mg/L以下。
多數情況下離子與配位體交換是在固相中的OH-和液相中的F-之間進(jìn)行的，降低液相中OH-濃度或提高F-濃度都有利于交換過(guò)程的進(jìn)行。體系pH降低時(shí)，OH-濃度降低，但F-濃度會(huì )因形成HF而降低。最有利于F-與OH-進(jìn)行交換的環(huán)境是pH為6～7的微酸性體系，這也是多數氟離子交換劑的最佳pH范圍。
(3)物理或化學(xué)吸附
X光電子能譜的研究表明，活性氧化鋁對F-的吸附是通過(guò)對NaF的化學(xué)吸附來(lái)實(shí)現的：
Al2O3+Na++F- Al2O3.NaF
羥基磷酸鈣Ca10(PO4)6(OH)2對F-的吸附是通過(guò)對CaF2的化學(xué)吸附來(lái)實(shí)現：
Ca10(PO4)6(OH)2+Ca2++2F- Ca10(PO4)6(OH)2.CaF2
氟具有很強的電負性。紅外光譜證實(shí)，在一些水化的Al2O3表面，F-可發(fā)生氫鍵吸附：
物理吸附中，最重要的是靜電吸附?；炷^(guò)程中，鋁鹽水解生成的Al3(OH)5+4、Al7(OH)4+17和Al13O4(OH)7+24等高價(jià)陽(yáng)離子，可通過(guò)靜電作用吸附F-，從而被隨后形成的Al(OH)3(am)礬花卷掃下來(lái)。在這種情況下，當水中SO2-4、Cl-等陰離子的濃度較高時(shí)，由于存在競爭作用，會(huì )使Al(OH)3(am)礬花對F-的吸附容量顯著(zhù)減少。
(4)絡(luò )合沉降
F-能與Al3+、Fe3+、Mg2+等陽(yáng)離子形成絡(luò )合物而沉降。如鋁鹽混凝法中Al3+與F-形成AlF(3-x)+x而夾雜在A(yíng)l(OH)3(am)中沉降下來(lái)。
目前的技術(shù)情況
(1)對含氟水的處理，切實(shí)可行的方法有吸附法、化學(xué)沉淀法和混凝沉降法。吸附法適用于水量較小的飲用水的處理，使用羥基磷灰石、活性氧化鎂、稀土金屬氧化物等新型吸附劑可提高處理效率?；瘜W(xué)沉淀法適用于氟濃度高的工業(yè)廢水的處理，在傳統的鈣鹽沉淀法基礎上，聯(lián)合使用磷酸鹽、鎂鹽、鋁鹽等，比單純用鈣鹽除氟效果好?；炷两捣ㄖ?，使用聚合鋁類(lèi)混凝劑，如聚合氯化鋁、聚合硫酸鋁等，除氟效果比用Al2(SO4)3、AlCl3好?？偟目磥?lái)，各種方法中提高除氟效率的關(guān)鍵在于除氟劑的改進(jìn)，如引入新組分，提高其中有利于除氟的化學(xué)形態(tài)的含量等。
(2)目前人們已認識到的除氟機理主要有生成難溶氟化物沉淀、離子或配位體交換、物理或化學(xué)吸附、絡(luò )合沉降等。含氟水處理過(guò)程中，各種除氟機理有可能同時(shí)發(fā)生。開(kāi)展除氟機理的研究工作，有助于現有除氟工藝的改進(jìn)和除氟新方法的開(kāi)發(fā)。
