フッ素除去設備は一般的に地下水（井戸水）のフッ素含有量が基準を超えた場合のフッ素除去に応用される。フッ素は人体に必要な微量元素であり、水中のフッ素含有量が1.0～1.5 mg/Lの間にある場合、長期飲用は人体に軽微な悪影響を与える、水中のフッ素含有量が1.5 mg/Lを超える場合、長期飲用はフッ素斑歯とフッ素骨症にかかりやすいため、飲用水中のフッ素含有量は1.0 mg/Lを超えてはならず、特殊な場合は1.5 mg/Lを超えてはならない。フッ素プロセスには活性アルミナ吸着法、混合沈殿法、電気透析法のほか、逆浸透法、電気凝集法、骨炭素法などがある。調査によると、現在、地下水、深井水処理工事の中で一般水道工事、農村安全飲用水工事の応用が最も多いのはフッ素除去技術が活性アルミナ吸着法と近年新たに発展した骨炭法であり、分質給水工事の中で応用が多いのは電気透析法と逆浸透法である。

2、フッ素除去設備の概要

当社が開発したフッ素除去設備は多機能フッ素除去フィルターを採用することにより、水の中のフッ素イオンを効果的に除去し、生活飲用水の基準に下げることができ、同時に水の中の他の有害イオン、例えば鉄、マンガン、重金属、アンモニア窒素、濁度に対しても一定の除去作用があり、しかも基準を超えたものが溶出せず、フィルターは繰り返し再生でき、寿命は30年に及ぶ。

多機能フッ素除去フィルタは、輸入非金属結晶核材料と良質珪酸材料を採用し、特定の高温物理活性化と化学反応を経て複合したもので、その顕著な特徴は多孔性が高く、比表面積が大きく、イオン交換性、吸着性、触媒性、耐酸性、耐熱性、耐放射性などの良質な性能である。

3、フッ素除去設備の動作原理

除フッ素濾材はアルミニウムイオンを吸着した後、表面及び細孔中にヒドロキシ錯体イオン団を形成し、水中のフッ素イオンF−は多機能除フッ素濾材のOH−とイオン交換し、除フッ素の目的を達成し、除去率＞95%を達成し、総反応式は以下の通りである：

nF—+F.FAInOH—=F.FAlnF—+nOH—

F.F複合モレキュラーシーブ構造：多機能フッ素除去フィルターは棚状構造の含水アルミノケイ酸塩鉱物であり、主にNa、Ca及び少数Sr、Ba、K、Mgなどの金属を含む。F.Fの化学組成は、通常、（Na、K）x（Mg、Ca、Sr、Ba）y｛Al（x＋2 y）Si［n-（x＋2 y）］O 2 n｝？mH2O，MxDy-Rと略記します。そのうち：Mは1価カチオンNa、Kを表し、Dは2価カチオンMg、Ca、Sr、Baを表す、Rはゼオライト骨格｛Al（x＋2 y）Si［n−（x＋2 y）］O 2 n｝を表す？mH2O。

多機能フッ素除去フィルタの構造は一般に三次元シリコン（アルミニウム）酸素格子棚からなり、その基本単位はシリコンを中心として周囲の4つの酸素イオンを配列したシリコン酸素四面体［Si O 4］である。

シリコーン酸素四面体中のシリコンがアルミニウムイオンに置換されると、アルミニウム酸素四面体が形成される。アルミニウムは+3価であり、このようにアルミニウム酸素四面体の4つの頂角の中の酸素イオンの1つは中和されないため、負の電気苛性が現れた。その電気的性質を中和するために、それに応じて金属カチオンが添加される。シリコーン四面体とアルミニウム四面体はその角頂部を介して互いに接続され、様々な形状の三次元シリコン（アルミニウム）酸素格子架状構造、すなわち多機能フッ素除去フィルタ構造を構成している。シリコン（アルミニウム）酸素四面体の多様性の結合方式のため、多機能フッ素除去フィルタ構造には多くの孔と孔が形成されている。

多機能フッ素除去フィルタ構造内部の孔と孔は通常水分子で充填され、特定の温度で除去することができ、除去後に残った孔と孔は、スポンジや泡のような構造になり、吸着特性を持っている。

多機能フッ素除去フィルタ構造中の電荷を平衡させるために多機能フッ素除去フィルタ結晶構造に入ったアルカリ金属またはアルカリ土類金属イオンは、他のイオンに置換されてもよい。多機能フッ素除去フィルタの主要成分の1つであるアルミナは、その加水分解がアルミニウム塩と似ており、アルミニウム塩の加水分解とアルミニウムコロイドの正に帯電する性質は、吸着電気陰性度が極めて強いフッ素イオンに理論的根拠を提供した。多機能フッ素除去フィルタは特定の高温改質及び化学活性化を経て、フッ素イオンに対して高い選択交換性能を有する。フッ素吸引後の多機能フッ素除去フィルターは脱着剤で再生し、繰り返し使用することができる。

4、飲用地下水のフッ素除去設備の運行特徴

（1）、原水のPH値は8.0以内であり、PHを調節する必要はない。

（2）、より良い安定性を有する。活性アルミナなどのフッ素除去材料は第1回再生後、フッ素除去エネルギーが低下し、生産周期の増加に伴い、低下速度も加速した、多機能フッ素除去フィルタは、最初の十数回の生産サイクル内で、再生ごとにエネルギーが安定するまで1回向上する。

（3）、出水の水質が良い。活性アルミナなどはフッ素を除去できるだけで水質を全面的に改善することはできない、多機能フッ素除去フィルタは水質を全面的に改善することができる。活性アルミナ出水にはアルミニウムイオンの増加や基準値を超える問題があり、多機能フッ素除去フィルターにはこの問題は存在しない。アルミニウムイオンは人の心脳血管を早期に硬化させ、脳卒中、片麻痺、脳痴呆などを引き起こす。

（4）、耐干渉性が強い。活性アルミナ、ヒドロキシリン酸カルシウムなどは鉄、マンガン、硬度の高い水質に遭遇すると、粒子径が急速に小さくなり、色が黄色になり、再生後の機能の回復が難しくなり、さらに2、3サイクルで失効する。多機能フッ素除去フィルタは、劣悪な水質による干渉をほとんど受けず、干渉物質を一括して除去することができる。

（5）、操作及び管理が簡便である。活性アルミナなどの管理は難しく、うまくいかないと板結が無効になる、多機能フッ素除去フィルターにはプレート接合の問題はなく、数年放置しても使用前に一度洗浄すると、元の吸着能力に回復する。

5、フッ素除去フィルタのフッ素除去機構

化学反応過程を特性化し、議論を簡略化するために、いくつかの条件を仮定する：

（1）、アルミニウムカリウム溶液中のK＋はMxDyと完全に交換することができ、

（2）、硫酸アルミニウムカリウム溶液中のAl 3＋は進行程度が最も大きい一級加水分解状態（K＝1×10−5）で加水分解したもの、すなわちAl 3＋＋＋H 2 O Al（OH）2＋＋＋H＋、

（3）（MxDy）＋で代表されるMxDyの総電荷数。

多機能フッ素除去フィルタは特殊な物理的及び化学的改質を経た後、硫酸アルミニウムカリウム溶液により活性化され、多機能フッ素除去フィルタにおいて正電荷によって維持された（MxDy）＋K＋によって交換され、同時に比較的強い極性を有するアルミニウムのヒドロキシ錯体Al（OH）2＋は正電荷を豊富に含むため、K＋が交換過程で電荷伝達を行う機能を特殊な水和陽イオンとし、多機能フッ素除去フィルタの表面に吸着作用が発生し、SO 42−はアルミニウムのヒドロキシ錯体と配位し、電気価のバランスを維持する。反応過程は次のように表される：

MxDy—R+ K+ + Al3+ + SO42- +H2O→R—K?Al（OH）SO4 +（MxDy）+ +H+

多機能フッ素除去フィルタがフッ素含有原水と接触すると、電気陰性度が非常に強いF−がSO 42−に置換されるとともに、フッ素含有水中のMxDyが多機能フッ素除去フィルタの細孔に入り、多機能フッ素除去フィルタの細孔中のK+とある程度交換される。反応は次のように表されます。

R—K?Al（OH）SO4 +2F-+（MxDy）+→MxDy—R?Al（OH）F2 + K+ + SO42-

除フッ素装置パラメータ表：

プロジェクト/モデル	生産水量（m 3/h）	タンク直径（mm）	本体設備重量（Kg）	給水人口
HCF-1	4～6.5	￠1000	900	1600
HCF-2	8～12	￠1400	2300	3200
HCF-4	13～20	￠1800	3500	5400
HCF-5	16～25	￠2000	4000	6400
HCF-6	20～36	￠2400	4900	8000
HCF-7	28～40	￠2600	5400	11000
HCF-8	35～50	￠2800	6000	13000
HCF-9	45～60	￠3000	6700	16000