论文部分内容阅读
氟与人体健康密切相关，是人体必需的微量元素之一，适量的氟能坚固人体骨骼，预防龋齿，但是摄入过量的氟元素也会造成“氟中毒”，轻者表现为牙齿变黑、牙板发黄或者牙齿软化畸形无光泽的“氟斑牙”，重者表现为骨质密度改变，骨骼变形，四肢持续疼痛，关节僵硬，偏瘫，丧失劳动力甚至死亡。因此，我国《生活饮用水卫生标准》（GB5949-2006）规定饮用水中氟化物含量不高于1.0mg/L。吸附法由于其运行操作简单易行，成本较为经济，技术成熟，处理效果较为理想而得到广泛的应用，但是现有大多数的吸附剂也都存在吸附量低，吸附时间较长，适用pH值范围较窄等缺点，严重限制了它们的进一步应用。基于这一点，本研究制备出了一种吸附容量较大、吸附较快、适用pH值范围较宽的复合除氟吸附剂。本研究首先利用异丙醇铝为前驱体制备出稳定透明的氧化铝溶胶，然后在此基础上通过简单易行的方法制备出活性炭负载活性氧化铝复合除氟材料（AA/AC）。采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、氮气吸附脱附分析技术、扫描电子显微镜（SEM）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段对制备出的吸附材料进行了一系列的表征和分析。结果表明，活性氧化铝成功负载在活性炭表面和部分孔隙内，复合材料的相关结构性质介于活性氧化铝和活性炭之间。XPS分析证明吸附后的吸附剂上氟离子的存在。通过静态试验研究了该吸附剂处理模拟含氟水的除氟效果，分析了溶液的pH值、温度、投加量和吸附时间对吸附效果的影响。结果表明，其pH值适用范围较广，在5.04～9.01之间都表现出较高的除氟去除率，其最佳吸附条件是吸附时间是120min，pH值为6.86。在处理初始浓度为5.0mg/L的氟化钠溶液时，投加量为2.0g/L，吸附后剩余氟离子浓度为0.41mg/L。另外，还研究了吸附剂的再生循环使用情况和自然沉降性能等，吸附剂循环四次后还能保持较高的去除率，沉降15min后反应溶液已经基本呈现澄清状态，表明AA/AC吸附剂沉降性能较好，这在一定程度上有助于吸附剂与溶液体系的分离和吸附剂的回收。动力学研究表明，该吸附剂吸附过程符合准二级动力学模型，吸附等温线研究表明AA/AC吸附剂对氟离子的吸附平衡数据显示其吸附过程更符合Freundlich吸附模型，且吸附过程是放热过程，吸附体系温度的升高不利于吸附的进行。本研究制备出的AA/AC吸附剂由于其优良的吸附性能显示出了较为广阔的应用前景。