改性腐殖酸去除水中氟化物性能研究.docx

附剂的吸氟量，又可增强吸附剂的选择性，有望得到成 本 低、吸附容量高、选择性好的新型除氟吸附剂。本文以腐殖酸 为 原 料，通 过 络 合 Al3 + 对 其 进 行 改 性，系统研究该改性材料对水中 F － 的吸附性能，以期获得一种吸附 性能好、选择性高、稳定性好的新型除氟吸附剂( HAAl) ，为工 业含氟废水的治理和高氟地区饮用水的处理提供理论依据。改性腐殖酸去除水中 氟化物性能研究 *蒋云福1 ，仁付莉1 ，唐 源1 ，周婉莹1 ，洋1，2 ，赵仕林1，2马 薇1 ，廖( 1 四川师范大学化学与材料科学学院，成都 610068;2 四川省高等学校农田生态服务能力建设工程中心，成都 610068)1材料与方法1. 1材料与主要仪器1. 1. 1 材 料腐殖酸( AＲ) ，硫酸铝( AＲ) ，氟化钠( GＲ) 。1. 1. 2 主要仪器JSM － 5900LV 型 SEM，日本电子光学公司; JSM － 5900LV 型 EDS，日本电子光学公司; VEＲTEX 70 型 FTIＲ，德国布鲁克 公司; XD － 2 型 XＲD，中国北京普析通用仪器有限责任公司。摘 要: 以腐殖酸( HA) 为原材料，通过络合铝离子改性处理，制备了新型除氟吸附剂( HAAl) 。通过扫描电子 显 微 镜 ( SEM) 、傅 里 叶 红 外 光谱( FTIＲ) 、X 射线衍射( XＲD) 及 X 射 线 能 谱 ( EDS) 对 该 吸 附 剂 进 行了表征，并系统研究了该 吸 附 剂 对 水 中 F － 的 吸 附 性 能。结 果 表 明: 在 pH 值为 4 ～ 10 时 HAAl 均对 水 中 F － 表现出较高的吸附能力， 其饱和 吸 附 量 为 60. 606 mg / g，吸附等温线符合 Langmuir 方 程; 吸 附 动力学可用准二级速率方程描述，表现为化学吸附; 共存阴离子 Cl － 、1. 21. 2. 1吸附材料的制备与表征HAAl 的制备HCO － 和 NO － 对 氟 的吸附影响较 小，HAAl 吸附剂除氟率可达 3385. 99% ，出水氟质量浓度低于国家饮用水标准; 此外，HAAl 铝不易脱落，具有优良的稳定性。关键词: 环境工程学; 腐殖酸; 改性; 吸附; 氟将 3. 0 g 的硫酸铝加入 50 mL 水中，直至溶解，在剧烈搅拌下加入 1. 0 g HA 粉末，超声分散 5 ～ 10 min，用氢氧化钠和 硫酸调节 pH 值至 5，用磁力搅拌器缓慢搅拌 2 h，抽滤、洗涤 至 pH 值为 7 左 右，将 固 体 在 50 ℃ 下 真 空 干 燥 24 h，即 得 HAAl 吸附 材 料。后 期 吸 附 试验均选用铝负载量为 243. 85 mg / g 的吸附材料。1. 2. 2 HAAl 的表征通过 SEM 对材料形貌和元素进行分析，测定参数: 真 空 度 1. 33 × 10 － 2 ～ 1. 33 × 10 － 3 Pa，点 分 辨 率 为 37. 3 μm，放 大8 000倍，加速电压为 20. 0 kV。用 FTIＲ 测 定 官 能 团，测 定 参数: 采样分辨率为 4，显示分辨率为 8，缺省扫描次数 16 ( 背景和样品扫描次 数 通 常 相 同) ，波 数 范 围 为 400. 00 ～ 4 000. 00 cm － 1 ，扫描 KBr 晶体片作为背景，采集透过率光谱。用 XＲD 测定材料晶型结构，测定参数: 扫描范围为 10° ～ 90°，步幅为0. 02°，扫描速率为4° / min。1. 3 HAAl 吸附性能研究在 250 mL 锥形瓶中加入 HAAl 吸附材料，然后加入 NaF 溶 液，放入恒温振荡器吸附一定时间后，固 液 分 离，取 上 清 液 用 F － 选择电极测定剩余 F － 质量浓度［21］。根据吸附前后 F － 质 量浓度的变化，分别按照式( 1) 和( 2) 计算吸附率和吸附量。中图分类号: X703. 5文献标识码: ADOI: 10. 13637 / j． issn． 1009-6094. 2014. 06. 0430引 言氟在自然界中分布广泛，是人体和动植物必需的 微 量 元 素之一。适量的氟可预防龋齿( 虫牙或蛀牙) ，但氟摄入量过 高会引发氟斑牙、氟骨症和氟中毒等疾病，对人体健康构成严 重危害［1-5］。饮用水氟含量超标引发的地方性氟中毒十分常 见［6］，因此，降低饮用水中的氟含量至关重要。目前，常用的 除氟方法主要有沉淀法、离子交换法、电渗析法、反渗透法、膜 分离法和吸附法等［7-11］。在上述方法中沉淀法和离子交换法 除氟效率较低; 电渗析法、反渗透法和膜分离法效率较 高，但 处理成本高，操作工艺复杂，且容