活性炭复合吸附材料去除饮用水中氟离子的研究(2)
1.1.1 课题选择意义
宁夏回族自治区，位于宁夏中部干旱带毛乌苏里沙漠边缘，那里的很多人，特别是当地农民，他们的牙齿都不同程度变黄，产生斑点，并且小块脱落。为什么这个地方人们的牙齿会是这样？是遗传的原因，还是其他原因，相关文献资料显示，当地人患的是氟牙症，又称为氟斑牙或者斑釉牙，是因为长期饮用高氟水引起的，并且长期饮用这种水还会引起很多其他病症，是一种典型的地方病，宁夏的盐池、同心等中部地区有很多人患此牙病。查阅资料发现，世界上高氟地下水区的分布非常广泛，且地方性氟中毒己成为一种世界性地方病，全世界因饮用高氟水而受害的人数以亿计。我国除上海市，其余各省、自治区和直辖市均发现饮水性地氟病。我国氟病区人口约3.3亿，氟斑牙患者4000余万，氟骨症患者260余万[1]。饮水是人体摄入氟的主要途径，90%的患者因此获病。因此控制水体中氟的含量对保证我国的水质安全和人民的生活健康具有实际而又深远的意义。
氟牙症临床表现的特点是在同一时期萌出的釉质上有白垩色到褐色的斑块，严重者还并发釉质的实质缺损。临床上常按其轻、中、重度而分为白垩型(轻度)、着色型(中度)和缺损型(重度)3种类型：
(1)白垩型：少数釉质表面有白垩状斑块，但仍保持坚硬而有光泽。
(2)着色型：多数牙齿表面有白垩到黄垩或暗棕色的斑块，以上前牙最明显，但仍保持牙齿的光滑坚硬，无实质缺损。
(3)缺损型：多数或全口牙均出现黄褐或暗棕色的斑块，同时有点、线或窝状凹陷，牙面失去光泽，凹陷内均有较深着色。
多见于恒牙，发生在乳牙者甚少，程度亦较轻。这是由于乳牙的发生分别在胚胎期和乳婴期，而胎盘对氟有一定的屏障作用。因此，氟牙症一般见于恒牙，但如氟摄入量过多，超过其筛选功能的限度时，也能不规则地表现在乳牙上。对摩擦的耐受性差，但对酸蚀的抵抗力强。严重的慢性氟中毒患者，可有骨骼的增殖性变化，骨膜、韧带等均可钙化，从而产生腰、腿和全身关节症状。急性中毒症状为恶心、呕吐、腹泻等。由于血钙与氟结合，形成不溶性的氟化钙，可引起肌痉挛、虚脱和呼吸困难，以致死亡。
当然，氟是人体必须的微量元素之一，人体缺氟或过多摄入氟都会对健康不利。适量氟可防止血管钙化，氟不足或缺乏常出现佝偻病、骨质松脆、龋齿流行（易患龋齿病，将导致齿质变差，容易脱落等）。但过量的氟会影响人体的钙磷代谢，抑制人体代谢中某些酶的活性，使人体的物质代谢与生理功能发生紊乱，从而造成氟骨症、氟斑齿等症状[2]。我国为了控制氟污染，规定了工业废水中氟含量不得超10mg/L，饮用水中氟含量不得超过1.0mg/L。
1.1.2 研究基础
那么，科学发展至今，有没有办法去除水中的氟呢？这个问题就这么难吗？一般的除氟方法最终因费用太高及根除方法复杂，因此都没能根本解决。有关环保部门发布的资料中显示饮用井水，分布广，除氟方法不好掌握。文献资料显示，目前国内外处理含氟废水的方法有多种，常用的方法主要有沉淀法，混凝法，除此之外，还有电凝聚法，离子交换法，电渗析法，反渗透法，吸附法[3-5]。这些方法中，离子交换法对水质要求严格，成本费用高；反渗透法及电凝聚法耗电量大，装置复杂，设备昂贵；因而都极少使用。而吸附法吸附剂价格较为实惠，使用起来简便，除氟效果好，适合广大农村地区使用，尤其对于象我家乡盐池这样地广而贫瘠的地方。我考虑用活性炭作为基本材料，因为它可以吸附许多有机污染物，但是它对氟离子的吸附容量很低[6]，所以，本实验以活性炭作为基体，负载可以吸附氟离子的Al 、Fe 和Mg 氧化物，制备一种活性炭复合除氟材料。