氟污染是工业废水（如电子、冶金、化工行业）及高氟地区地下水治理的重要课题。铝基类（如铝盐、聚合氯化铝、活性氧化铝）和钙基类（如氢氧化钙、氯化钙）是两类主流除氟剂，其原理、效率、成本及适用场景差异显著。本文从多维度对比分析两者的性能特点，为实际应用提供参考。

一、除氟原理对比

1. 铝基类除氟剂  

    吸附与络合：

以活性氧化铝为例，其表面富含羟基（-OH），通过离子交换和化学吸附与氟离子（F⁻）结合，形成Al-F络合物。  

    混凝沉淀：

铝基类（铝盐）等混凝剂通过水解生成Al(OH)₃胶体，吸附并包裹氟离子后形成絮体沉降。  

    适用条件：

pH范围为5-6，酸性条件下吸附效果更强。

• 2.铝基类（铝盐）

•     原理差异：

• 铝盐通过水解生成Al(OH)₃胶体，吸附氟离子并形成絮体沉淀，属于“混凝-共沉淀”机制，而非单纯吸附。

•     效率波动：

• 其除氟率与投加量强相关，过量投加可能导致铝残留（需控制Al/F摩尔比）。

•     经济性：

• 吨水投加成本约0.5-2元（低于活性氧化铝再生费用），适合中小规模废水处理。

3. 钙基类除氟剂  

    化学沉淀：

钙盐（如Ca(OH)₂、CaCl₂）与氟离子反应生成难溶的氟化钙（CaF₂），

    化学方程式为：  

    Ca₂₊+2F_-→CaF²↓

    适用条件：

需高浓度钙离子及碱性环境（pH>10）以促进CaF₂沉淀。

二、除氟效率对比

    关键结论：  

铝基类（活性氧化铝）：在低浓度氟废水；

铝基类（铝盐）：在中等及低浓度氟废水中效率高，经济合理；

钙基类：对高浓度氟废水（>50 mg/L）更有效，但需过量投加且易产生污泥。

三、成本对比

四、处理效果与局限性

1. 铝基类（活性氧化铝）优势

    精细化处理：

适合低浓度废水深度净化（如饮用水），出水F⁻可降至1 mg/L以下；  

    操作灵活：

可设计动态吸附柱，自动化程度高。  

    缺点：  

酸性条件可能腐蚀设备；  

再生后吸附容量衰减，需定期更换填料。

2.铝基类（铝盐）优势：

    高效快速：

水解生成的Al(OH)₃胶体可快速吸附并网捕氟离子，10分钟内完成主要反应，适合连续化污水处理工艺。

    协同去污：
除氟同时可去除COD、悬浮物等污染物，降低综合处理成本。

    灵活调控：
通过调节投加量和调节pH，可适配不同氟浓度废水需求

3. 钙基类优势  

    高浓度适用：

可处理F⁻>100 mg/L的工业废水；  

    工艺简单：

仅需搅拌、沉淀等基础设备。  

    缺点：  

出水硬度升高，需后续软化；  

污泥处置难（CaF₂属危险废物）。

五、技术融合与创新方向

    1.复合工艺：

铝基+钙基联用，先用钙基降低氟浓度，再用铝基深度处理。 

    2.材料改性：

铝基材料负载铁、镁提升吸附容量；  

纳米钙基材料减少投加量。  

    3. 资源化利用：

从CaF₂污泥中回收氟资源（如制备氢氟酸）。

六、结论与选型建议

• 1.对比

•     效率：

• 活性氧化铝 > 铝盐 > 氢氧化钙（低氟时）；氢氧化钙 > 铝盐 > 活性氧化铝（高氟时）。

•     成本：

• 氢氧化钙原料成本较低，但综合污泥处理费用后与PAC接近；活性氧化铝长期运维成本偏高。

•     操作便捷性：

• 铝盐> 氢氧化钙 > 活性氧化铝（需频繁再生）。

2.结论 

    铝基类：

优先用于低浓度、高标准的饮用水或电子废水处理，适合对出水质量要求高的场景；  

    钙基类：

适用于高氟工业废水预处理，需配套污泥处置设施；  

    经济性权衡：

低氟选铝基（长期稳定），高氟选钙基（短期降本）。

3. 三类药剂的适用场景建议

通过上述对比可见，铝基与钙基除氟剂各有优劣，实际应用中需结合水质、成本及环保要求综合决策。未来随着材料科学与工艺优化，其在高效、低耗、资源化方向的突破值得期待。