活性氧化铝球除氟剂的再生与再生工艺详解

活性氧化铝球作为一种高效、经济的除氟吸附剂，在水处理领域，特别是高氟水处理中应用广泛。其吸附容量有限，当吸附氟离子达到饱和后，除氟效率会显著下降，此时需要进行再生处理，以恢复其吸附能力，实现循环使用，降低运行成本。本文将详细介绍活性氧化铝球除氟剂的再生原理、工艺步骤及注意事项。

一、再生原理

活性氧化铝球除氟的本质是一个离子交换与物理化学吸附相结合的过程。其表面具有丰富的孔隙结构和大量的羟基（-OH），能够与水中的氟离子（F⁻）进行交换吸附。再生过程则是这一过程的逆过程，即利用化学试剂（通常是碱液）将已吸附的氟离子从氧化铝球表面置换下来，使吸附位点重新被羟基占据，恢复其吸附活性。

二、再生前的准备工作

1. 判断再生时机：通常通过监测出水氟浓度是否超标（例如，超过1.0 mg/L）或累计处理水量达到设计值来确定再生周期。
2. 反冲洗：停止进水，对吸附罐（塔）内的活性氧化铝床层进行充分的反冲洗。目的是去除运行过程中截留的悬浮物、杂质和可能形成的板结，使床层疏松，为下一步再生液均匀分布创造条件。反冲洗强度和时间需控制得当，避免滤料流失。

三、核心再生工艺步骤

再生工艺一般采用“碱洗—酸（或水）中和”的经典流程。

步骤一：碱液浸泡（脱氟）
这是再生的关键步骤。

• 再生剂选择：常用浓度为1%-2%的氢氧化钠（NaOH）溶液，也可使用碳酸钠（Na₂CO₃）溶液，但效果和成本各有差异。NaOH再生效率更高。
• 操作过程：将配置好的碱液从吸附罐顶部注入，浸泡整个活性氧化铝床层。碱液中的OH⁻离子浓度极高，会与氧化铝球表面吸附的F⁻发生竞争置换，形成氟化钠（NaF）溶于水中，从而将F⁻脱附下来。
• 控制参数：碱液浓度、用量（一般为滤料体积的3-5倍）、浸泡时间（通常为1-2小时）和流速（宜采用低流速浸泡）是影响再生效果的核心参数。需要根据原水氟浓度和吸附饱和程度进行优化。

步骤二：慢洗（置换）
碱液浸泡结束后，将含有高浓度氟离子和残余碱液的废再生液从系统中缓慢排出。此过程宜用低流量进水（如原水或清水）缓慢向下冲洗床层，将孔隙中的高氟废液置换出来，直至排出水pH值显著升高（如pH>10）。此步骤能有效回收高浓度含氟废液，便于后续集中处理。

步骤三：酸（或水）中和（活化）
经过碱洗后，活性氧化铝球表面呈强碱性，此时其吸附氟离子的能力很弱，必须调整回接近中性的状态。

• 中和剂选择：常用浓度为1%-2%的硫酸（H₂SO₄）或盐酸（HCl）溶液。出于安全性和成本考虑，对于小型或氟负荷不极高的系统，也可直接用低氟清水或酸性原水进行长时间冲洗中和。
• 操作过程：将稀酸溶液（或清水）注入床层，中和残留的碱液，使滤料表面pH值逐渐降低。当中和至出水pH值稳定在7-8.5（接近中性偏微碱，这是活性氧化铝除氟的最佳pH范围）时，中和过程结束。

步骤四：快洗（冲洗）
用清洁水（如达标出水或清水）以正常运行流速对床层进行快速正洗，彻底冲洗掉残留的酸（或盐）及细微悬浮物，直至出水清澈、pH值稳定且氟含量极低（符合进水要求）。此时，再生过程全部完成，设备可重新投入除氟运行。

四、再生工艺注意事项

1. 再生废液处理：再生产生的碱性高氟废液和酸性中和废液必须进行收集，并按照国家环保要求进行妥善处理（如化学沉淀法生成氟化钙沉淀），严禁直接排放。
2. 损耗与补充：再生过程会造成少量活性氧化铝球的机械磨损和化学损耗。每次再生后应检查滤料层高度，及时补充新料以维持设计处理能力。
3. 吸附容量衰减：即使经过良好再生，活性氧化铝球的吸附容量也会随着再生次数的增加而缓慢衰减。通常可反复再生5-10次或更多，具体寿命取决于水质和操作水平。当吸附容量降至新料的70%以下时，应考虑全部更换。
4. 自动化控制：对于大型水厂，建议采用PLC自动控制系统，精确控制各步骤的药剂投加、浸泡时间、流量和终点pH，以保证再生效果稳定，降低劳动强度。

五、再生效果评价

再生效果主要通过测定再生后活性氧化铝球的“再生吸附容量”来评价，即再生后首次运行周期内单位质量滤料所能去除的氟离子总量。一个成功的再生工艺应能使吸附容量恢复到新料吸附容量的85%以上。

科学、规范的再生工艺是保障活性氧化铝球除氟技术长期经济、高效运行的关键。操作人员需深刻理解原理，严格把控每个环节的参数，并做好废液处理与滤料管理，才能最大程度地发挥该技术的优势。