ZGF 860 Fluorentfernungs-Ionenaustauscherharz

ZGF 860 Fluorine Remove Ion Exchange Resin

1. Einleitung: Das Fluorid-Entfernungs -Ionenaustauscherharz
ZGF 860 ist ein Spezialharz mit makroporöser Struktur. Es handelt sich um ein Makromolekül-Copolymer mit aktiven Aluminiumgruppen in seiner Styrol-DVB-Matrix. Diese chemische Struktur ermöglicht die Bildung stabiler Komplexe mit Fluorid-Radikalionen im Wasser. Dadurch wird die Fluoridkonzentration im Wasser reduziert, sodass der Grenzwert für Trinkwasser von unter 1 mg/l eingehalten wird.

2. Technische Eigenschaften

3. Funktionsprinzip

Fluor ist ein Spurenelement, das in der Natur weit verbreitet vorkommt, beispielsweise in Mineralien wie Flussspat, Fluorapatit, Kristallinitätsgestein, Glimmer und Calciumcarbid. Gebiete mit hoher Fluoridkonzentration werden als fluorreiche Gebiete bezeichnet. Wenn Wasser durch fluorreiche Schichten fließt, löst sich Fluor und liegt im Wasser in den Formen F⁻, HF⁻ und HF₂ vor. Industrielle Verschmutzung ist eine weitere natürliche Fluorquelle, beispielsweise durch die Aluminium- und Phosphatdüngerindustrie. Auch Kohlefeuer setzen Fluorid frei und erhöhen so den Fluorgehalt in Wasser und Luft. Berichten zufolge erreicht der Fluorgehalt in natürlichen Gewässern Werte von mehreren mg/l, in manchen Gebieten sogar von mehreren Dutzend mg/l. Toxikologische Untersuchungen zeigen, dass Fluorid bei einer Konzentration von 115 mg/l Zahnfluorose verursacht. Bei einer Konzentration von 415 mg/l führt es zu Knochenfluoridierung sowie zu Schäden an Nervengewebe und Skelettmuskulatur. Zudem verringert es die Aktivität von Enzymsystemen und beeinträchtigt die Knochenbildung. Andere Studien weisen darauf hin, dass eine übermäßige Fluoraufnahme zu Krebsarten wie Mund- und Brustkrebs führen kann. Daher stellt die Fluorbelastung des Wassers und deren Entfernung ein großes Problem dar. Bisherige Verfahren zur Fluorentfernung umfassen Koagulation, Adsorption und Membrantechnologie. Diese weisen jedoch alle Nachteile wie eine schlechte Wasserqualität nach der Behandlung, eine geringe Fluorentfernungskapazität und hohe Kosten auf. Durch die Nutzung der koordinativen chemischen Eigenschaften von Al³⁺ und F⁻ und den Einsatz eines Aminocarbonsäure-Chelatbildnerharzes (funktionelle Gruppe –CH₂–N(CH₂COOH)₂) wird eine gute Fest-Flüssig-Fluorentfernung erzielt, indem Al³⁺ in Wasser mit einem Fluorgehalt von 2–60 ml/l binden wird.
AL3+ besitzt ein oktaedrisches Ligandenfeld und kann nach der Beladung des Harzes ungesättigte Komplexe bilden. Der verbleibende Koordinationspunkt bindet Wasser. Bei Kontakt mit fluorhaltigem Wasser kann es aufgrund der stärkeren Koordinationsfähigkeit zwischen F- und AL3+ Wasser verdrängen. Dies führt zu einer Ligandenaustauschadsorption, die F- fixiert und schließlich eine Fest-Flüssig-Trennung in Wasser zur Fluorentfernung ermöglicht. Die chemische Formel lautet:
R—CH2—N(COO)2 AL(H2O)3X + 3F- → R—CH2—N(COO)2 AL(F)3X + 3H2O.
Anmerkung: X ist ein einzigartiges Anion als Ladungsausgleich; R ist eine organische makromolekulare Gruppe des Restes.

4. Eigenschaft regenerieren:

R-CH2-N(COO)2 AL (F)3 X + 3OH- → R-CH2-N(COO)2 AL(H2O)3X + 3HF-