论文部分内容阅读
氟是人体不可或缺的微量元素之一,摄入过量或缺少都对人体产生危害。中国是世界上高氟水国家之一,截止到2017年,受地氟病影响的人数达到了1300多万人,尤其在中国的边远地区,正面临着饮用高氟水带来危害的状况。为了降低高氟水区居民的饮用水安全,寻找高效、经济、简便的吸附剂非常有意义,本研究以沸石为载体,壳聚糖和硫酸铝为改性剂,合成了一种新型联合改性除氟吸附剂,通过对壳聚糖、沸石、高岭土的物料配比、硫酸铝浓度、pH、煅烧温度的优化,并对该吸附剂进行表征以及探究其除氟性能和机理。正交试验优化壳聚糖、沸石、高岭土的物料配比以及通过单因素实验验证硫酸铝浓度、pH、煅烧温度的最优化改性条件。得到当壳聚糖、沸石、高岭土物料配比为0.6:1.0:0.5,硫酸铝浓度25 g·L-1,pH 9.0,煅烧温度200℃条件下改性吸附剂,可使得吸附剂具有较佳吸附容量和除氟性能。通过使用扫描电子显微镜,X射线衍射谱图,X射线光电子能谱,能谱（EDS）等仪器对改性吸附剂进行了表征分析。结果表明:改性后复合吸附剂表面颗粒孔隙度增大,有较多对外扩张结构,说明改性后能够增加更多吸附活性位点,增强吸附能力;经XRD谱图发现改性前后的复合吸附剂的XRD的衍射角和峰的强度大小基本一致,改性前后结构稳定性较好;XPS谱图和EDS结果综合分析F-成功吸附到了吸附剂表面,说明复合改性吸附剂具有吸附氟离子的能力。静态吸附试验,探究了吸附剂投加量、溶液初始pH值、初始氟离子浓度、温度等因素对除氟效率的影响。结果表明:吸附剂投加量为0.4 g·L-1,pH 4.0,残余氟离子浓度0.89 mg·L-1,除氟率高达90%以上,符合国家生活饮用水卫生标准1.0 mg·L-1。拟一级动力学模型适合该吸附剂的吸附动力学曲线,对氟离子的吸附等温线由Langmuir模型拟合情况最佳,由Langmuir模型拟合得到的吸附剂的饱和吸附容量达到6.94 mg·g-1。最后探究了该吸附剂的脱附再生性能,经过五个周期的吸附-脱附过程后,除氟率从70%降到了40%左右,吸附除氟性能变差,说明本文研究的吸附剂可以重复循环利用。同时通过对吸附机理初步探讨,发现其吸附过程受静电吸附、离子交换和表面络合作用这三种机制共同作用。