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随着生活品质的提高,大众对饮水的要求也上升到注重健康安全的层次。自来水加氯消毒可以保证饮用水安全,但水中过量的余氯一方面会影响水的口感和气味,另一方面能和水中的天然有机物反应生成消毒副产物(CDBPs)而威胁着人类健康。目前除余氯的研究较少,且存在不足,不宜推广应用。因此,提供一种健康水质或者优异的饮用水处理工艺已经迫在眉睫。本研究旨在制备一种吸附水体余氯并补充水体矿物质的水处理剂—改性透辉石。透辉石是富含硅钙镁的硅酸盐矿物,几乎不含对人体有害的杂质,高温焙烧后呈洁白色,是做为水处理剂的理想原料。实验先采用XRF、XRD、TG-DSC等表征手段分析透辉石原料的化学组成和热力学性质,测定不同焙烧温度样品的溶解度、pH、有效硅和有效钙镁。实验结果显示:样品按照2 g/L的浓度溶解后,水溶液pH值较高均在8.7以上,最高可达10.02;溶解度、有效硅、钙、镁的释放量在700℃达到最大,但样品在水中的溶解量仍然偏低。为了进一步提高透辉石的溶解度和硅、钙、镁活化度,在体系中引入了碳酸钙,以使其发生反应:CaMgSi2O6+CaCO3 Ca2MgSi2O7+CO2↑,形成镁黄长石。镁黄长石是岛状的硅酸盐矿物,Si-O、Ca-O、Mg-O的键能小于透辉石相应的键能,在表面溶解时活性更强。在此基础上,探讨了改性透辉石的最佳制备条件:焙烧温度、时间、物料配比。经过综合考虑溶解度和偏硅酸浓度,确定最佳制备条件为:焙烧温度1100℃下,焙烧时间1h,最佳物料配比为n(透辉石):n(碳酸钙)=1:1。按照1 g:250 m L的固液比溶解后,此时体系溶解度17.21%,偏硅酸浓度21.59 mg/L,pH值8.38。将透辉石和碳酸钙按照1:1的比例进行湿法混合,然后在1100℃下焙烧1h,XRD分析显示有岛状镁黄长石生成。用此最佳条件下的改性透辉石来吸附水中余氯,实验进行了余氯初始浓度、吸附时间、吸附温度和吸附剂加入量的探讨,确定吸附最佳条件为初始浓度4.33 mg/L、吸附时间30 min、吸附温度30℃和吸附剂加入量7.5 g/L。对吸附进行吸附平衡拟合,Freundlich和Langmuir方程都呈现良好的拟合度,改性透辉石的单分子层最大吸附量是6.974 mg/g,热力学平衡方程计算的ΔG0<0,ΔS0>0,说明是自发进行熵增反应;从293 K至303 K下ΔH0值为3.43 kJ/mol,该阶段的吸附反应是吸热的;而从303 K至313 K阶段,ΔH0值为-9.00 kJ/mol,这个阶段的反应是放热的。并且根据ΔH0的值判断改性透辉石吸附余氯属于物理吸附,作用力主要是氢键力和偶极间作用力。改性透辉石吸附余氯后的XRD表明有带羟基的斜方硅钙石Ca4(Si3O9)(OH)2生成,SEM图表明吸附后改性透辉石表面发生了变化,且吸附残渣的XPS表明有+1价的Cl吸附在了吸附剂上。综合热力学分析和改性透辉石吸附余氯前后的表征可知,吸附过程主要是斜方硅钙石Ca4(Si3O9)(OH)2的羟基和ClO-发生交换作用进行余氯的去除,氢键力是主要作用力。改性透辉石投加到自来水中后,水中余氯浓度降至0.140 mg/L,低于标准限值4 mg/L(GB5749-2006)而高于管网末梢最低安全值0.05 mg/L。用pH是6.5~8.5的解吸液在不同初始浓度和吸附剂加入量条件下进行解吸实验,实验数据显示解吸率很低,表明吸附较稳定,不易解吸。