氟作为人体不可或缺的微量营养元素,对人体的健康起着重要作用。但长期摄入过高的氟元素则会导致氟中毒。中国广大的农村居民居住地较为分散,而高氟水地区分布较广,远离城市供水管网,若通过改水降氟或集中供水工程解决,铺设管路任务艰巨,投资较大,因此研发适用于解决广大农村安全饮水技术和水处理设备,提高广大农村饮水安全成为迫切需要。在已报道众多除氟技术中,吸附法运行,维护成本相对较低,具有较好应用前景,尤其适合我国广大农村地区。关于吸附除氟已有大量研究,但多集中在吸附材料研究,而关于吸附反应器与设备的研究报道较少。本文将内循环吸附与膜分离技术联合,开发一种新型饮水除氟工艺—内循环流化床吸附-膜分离饮水除氟工艺,为明确工艺特性,以模拟高氟水为试验原水,首先通过对三种吸附材料的对比研究选出最适宜吸附剂,在此基础上开展工艺的小试研究,主要结论如下:（1）通过对活性Al₂O₃,活性MgO和改性活性Al₂O₃三方面的对比实验,改性活性Al₂O₃为内循环流化床吸附-膜分离饮水除氟工艺运行的最佳吸附材料。考虑到粉体工程实际应用中材料粒径分布范围越窄,加工难度越高,且0.042-0.048mm和0.048-0.075mm的k2值和qmax相差较小,因此,选择粒径分布较宽的0.048-0.075mm活性Al₂O₃为工艺运行的吸附材料。（2）当pH值在4.5-9.5范围内时,所选活性Al₂O₃均能达到很好的除氟效果,PH值在6.5-7.5范围时,除氟效果最佳。pH值过高或过低,活性Al₂O₃的除氟效果均显著降低;随着温度的升高,活性Al₂O₃吸附量略微增大,35℃时的吸附量是15℃的110.39%,吸附量相差0.40mg·g-1,与25℃的吸附量相差仅0.11mg·g-1,说明温度对活性Al₂O₃吸附效果影响较小;改性活性Al₂O₃的除氟效果受共存阴离子的影响均有不同程度的降低,CO₃^2-对除氟效果的影响最大。SO₄^2-、NO₃^-和Cl^-对吸附剂的除氟效果影响较小。H₂PO₄^-对氟离子吸附效果影响较大。竞争离子由强到弱的的影响顺序为CO₃^2->H₂PO₄^->SO₄^2->Cl^->NO₃^-。（3）由内循环流化床吸附-膜分离饮水除氟工艺的单因素试验知,增大曝气量可促进吸附进行程度,但非常有限;在一定范围内增大HRT可促进吸附进行程度,进而延长产水周期;增加吸附剂投加量可提高反应器的吸附反应速率,减缓出水浓度上升速度,进而可提高总产水量,但同时也使吸附剂总投加量增多;通过响应面法,确定内循环流化床吸附-膜分离饮水除氟工艺的最佳运行参数为吸附剂投加量为0.5g·L-1,HRT=3.2h。（4）在最佳运行参数条件下,在利用原生吸附剂时,一个运行周期ZCV为1.17L·g-1,MCV是1.37L·g-1,经过五次吸附剂的再生利用,ZCV为5.13 L·g-1,MCV是6.69 L·g-1;再生次数越多,除氟的性能越差;膜污染短期内主要受膜孔堵塞的影响,长期运行主要为滤饼层污染。（5）基于吸附等温线模型、吸附动力学模型、反应器物料平衡方程建立工艺连续流动态数学模型。应用所建数学模型模拟HRT=4h,活性Al₂O₃投加量为5g·L-1,曝气量为1m3·h-1情况下工艺出水氟浓度的动态变化,结果表明,模型模拟得出的出水氟浓度的动态变化过程与实测曲线较为一致,模拟值相对实测值的平均误差为16.5%,模拟值整体上略高于实测值。