五大除氟技术对比
小编说
氟化物的污染一直都不是一个新问题，但是最近几年的重视程度明显提升，主要光伏、锂电池等『新能源』行业的快速发展分不开。其实除了『新能源』行业外，电子与『半导体』行业、部分金属加工冶炼、氟化工行业、萤石开采等行业，都会释放氟化物，这些行业的废水都有氟化物去除的需求。另外部分地区地下氟超标，因此采用地下水水源的饮用水厂，也有除氟的需求。结合不同的水质和处理规模及处理需求，通常采用的除氟技术也不大相同。
目前市场上除氟的技术，有石灰除氟（化学沉淀法）、铝盐除氟（混凝沉淀法）、离子交换、吸附法、膜法（RO技术）。这些技术的各自的最佳适应场景又是怎样的呢？小编这篇文章带大家来看看。
01｜石灰除氟
石灰除氟，俗称化学沉淀法，通过加入石灰（CaO或Ca(OH)₂）生成CaF₂沉淀。
Ca(OH)2+2HF→CaF2↓+2H2O
优点是成本低，操作简单，但效率不高，特别是当氟浓度低的时候效果差。石灰除氟无法将氟化物去除至10mg/L以下，通常只能到10~15mg/L已经是比较好的情况了。这主要和CaF₂本身的溶解度有关，见下图。
（来自《得利满水处理手册》）
石灰除氟法结论如下
优点：
成本低：石灰价格低廉，运行费用低。
操作简单：工艺成熟，设备要求低，适合大规模处理。
适用高浓度氟：对高氟污水（如工业废水）效果较好。
缺点：
氟残留浓度通常只能降至10-15 mg/L，难以满足严格排放标准（如＜1.5 mg/L）。
污泥量大：需处理大量含氟污泥，且污泥稳定性差，可能造成二次污染。
pH要求高：需维持pH＞10，后续需中和处理，增加成本。
02｜铝盐除氟
铝盐除氟，俗称混凝沉淀法除氟，是通过投加硫酸铝、聚合氯化铝（PAC）等，利用铝盐与氟离子的络合以及金属盐水解中间产物和最后生成的胶体矾花对氟离子的配体交换、物理吸附、卷扫作用去除水中的氟离子。
当然，业内也有很多生产专用除氟剂的厂家，在混凝沉淀法除氟中，替代铝盐除氟，也有较好的效果。专用除氟剂，各个厂家都有各自的配方，成分存在很大的差异。因此加药量和去除效果方面，也存在较大的差异。
除氟剂一般通过将铝盐、铁盐等金属化合物与氟离子吸附材料结合形成的混合物。分析各个厂家的除氟剂可以发现，除氟剂里面的成分主要有三类物质：铝盐/铁盐、吸附剂、助凝剂。
混凝沉淀法除氟结论如下
采用高密度沉淀池工艺，投加铝盐可达到较高的除氟效率，可将氟浓度降至1.0以下mg/L，适合中低浓度污水或地下水为水源的自来水厂。
对沉淀工艺的要求较高，自动化程度要求高
对pH控制要求高，需精确控制在偏酸性条件。
常规高效沉淀池药剂投加量大，采用除氟专用高效沉淀池可大幅减少药剂投加量。
铝残留风险：过量铝可能引入二次污染（如铝离子超标）
03｜离子交换法
利用阴离子交换树脂吸附氟离子（F⁻），通过再生恢复吸附能力。优点是处理效果好，适合低浓度，但再生需要酸碱，成本高，而且树脂容易被有机物污染，水中SS较高时也有些处理效率和树脂的寿命。一般适用于低浓度且对出水要求高的场合，比如饮用水处理。
处理效果好：出水氟浓度可低于1 mg/L，适合低浓度处理，由于对进水SS要求高（预处理要求高），因此更加适合小规模饮用水处理。
离子交换法除氟
运行成本较高，树脂再生需要酸碱或盐溶液，产生高盐废水
再生液氟浓度高，也需要额外处理，通常也采用混凝沉淀法处理
树脂易被有机物货悬浮物堵塞造成污染，对预处理要求严格
系统操作维护较复杂，操作要求高
整体来说，离子交换法适合低浓度含氟废水，且对预处理要求高。由于成本也较高，整体来说更适合中小水量的饮用水处理。
04｜吸附法
利用活性氧化铝、骨炭、沸石、纳米材料等吸附剂选择性吸附氟离子。吸附剂种类多，吸附能力和去除效果也各有差异，部分吸附剂可再生重复使用，部分不能再生。但由于吸附容量的限制，需要频繁更换或再生，运行成本随材料的不同差异较大。在除氟领域，活性氧化铝吸附剂应用较为广泛。
（图片来自网络）
吸附法除氟特点
适用低浓度：对低氟污水（如农村分散式饮用水）效果好。
可再生性：部分吸附剂（如活性氧化铝）可通过再生重复使用。
吸附容量有限：需频繁更换或再生，运行成本随材料不同波动。
预处理需求：水质差时，如高浊度、高有机物情况时，需要做预处理。
材料成本差异大：如纳米材料高效但昂贵，骨炭廉价但易饱和。
05｜反渗透除氟
通过高压泵驱动污水通过半透膜，截留氟离子及其他溶解性污染物。由于反渗透膜(RO膜）是一种半透性膜，能够阻止大部分离子和分子，只允许水分子通过，从而去除水中的氟离子。RO对离子的去除，具有广谱性，因此会去除多种离子，除了氟离子外，常见的氯离子、硫酸根、钠离子、钙离子等都会被去除。因此出水水质很好，但成本很高。
(图片来自网络）
反渗透法除氟特点
出水水质好，可达0.1-0.5mg/L，满足最严格的标准（如饮用水）
无污泥产生
投资成本大、能耗高、维护费用高
需要严格的预处理来预防膜污染，否则极易堵塞
产生的浓水处理难度大，氟含量高，需要进一步处理
06｜综合对比
综合投资、运行、处理效果来看，对于工业园区及工业污水中的除氟，在不同情况下的推荐工业如下：
高氟废水，适合石灰法
中低浓度（10-15mg/L)含氟废水，推荐使用混凝沉淀法除氟，可处理至1.5mg/L甚至1.0mg/L以下
分散性/小规模低氟废水，可才吸附法
低氟且排放标准异常严格（小于1甚至0.5mg/L)，可考虑反渗透膜处理或离子交换法处理。
当然，即便是混凝沉淀法除氟，也是有相当的技术含量的，要做好，也需要真本事。因为就像小编经常说的，有很多高效沉淀池其实并不高效....
综合来看，在大规模的污水除氟中，高密池除氟应用最多，当然，专用除氟高密池的应用，可相比普通高效沉淀池，节约40~50％药剂投加量的同时，保障出水浓度可小于1.5甚至1.0。
排版：《净水技术》编辑 李滨妤
审核：《净水技术》社长/执行主编 阮辰旼
