負(fù)載鐵(Ⅲ)化合物的雜合吸附劑處理高氟飲用水的研究.pdf

1、氟是人體內(nèi)一種不可或缺的微量元素，攝入適量的氟對(duì)人體健康是有益的，但是如果氟的攝入量過(guò)多會(huì)導(dǎo)致一類(lèi)總稱(chēng)為“氟中毒”的疾病，主要表現(xiàn)為氟骨病、氟斑牙等等。而飲用高氟水是氟中毒的主要原因。隨著人類(lèi)對(duì)環(huán)境和健康的重視，高氟飲用水越來(lái)越受到人們的關(guān)注，迫切需要尋找合適的飲水除氟工藝。
　　 本文分別采用載鐵(Ⅲ)大孔磺酸型樹(shù)脂和載鐵(Ⅲ)棉花纖維球作為吸附劑，借助傅立葉紅外光譜(FTIR)、X射線衍射儀(XRD)對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行了表征，通過(guò)

2、一系列的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)對(duì)吸附劑的除氟性能進(jìn)行考察，并用各種動(dòng)力學(xué)模型和熱力學(xué)模型對(duì)其結(jié)果進(jìn)行模擬。
　　 靜態(tài)試驗(yàn)結(jié)果表明，這兩種吸附劑對(duì)氟離子均具有較好的吸附性能。氟在載鐵(Ⅲ)大孔磺酸型樹(shù)脂和載鐵(Ⅲ)棉花纖維吸附劑上的吸附不隨pH的變化而變化；氟在吸附劑上的飽和吸附量隨著溫度的升高而增加，前者在298K時(shí)的靜態(tài)飽和吸附量達(dá)到2.6006mg·g-1，后者在298K時(shí)的靜態(tài)飽和吸附量為9.0995mg·g-1，Langm

3、uir和Freundlich等溫方程能夠很好地描述氟吸附特征；溶液中的干擾離子基本不影響吸附劑對(duì)F-的吸附。
　　 吸附動(dòng)力學(xué)研究用5種動(dòng)力學(xué)方程擬合，結(jié)果表明：Elovich動(dòng)力學(xué)模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程可更好的描述氟離子在載鐵(Ⅲ)的大孔磺酸型樹(shù)脂的吸附動(dòng)力學(xué)行為；孔內(nèi)擴(kuò)散擬合結(jié)果表明孔內(nèi)擴(kuò)散不是吸附速率唯一控制步驟，吸附速率同時(shí)受孔內(nèi)擴(kuò)散和液膜擴(kuò)散的影響；通過(guò)Boyd動(dòng)力學(xué)方程傳質(zhì)分析可知孔內(nèi)擴(kuò)散是主要控制步驟。載鐵(Ⅲ)的

4、棉花纖維吸附劑吸附F-的行為符合準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程；孔內(nèi)擴(kuò)散擬合結(jié)果表明孔內(nèi)擴(kuò)散不是吸附速率唯一控制步驟，吸附速率同時(shí)受孔內(nèi)擴(kuò)散和液膜擴(kuò)散的影響；通過(guò)Boyd動(dòng)力學(xué)方程傳質(zhì)分析可知孔內(nèi)擴(kuò)散是其主要控制步驟。
　　 通過(guò)對(duì)載鐵(Ⅲ)大孔磺酸型樹(shù)脂和載鐵(Ⅲ)棉花纖維吸附劑吸附行為的熱力學(xué)研究可知：吸附焓變△H>0，說(shuō)明氟離子吸附為吸熱過(guò)程：吉布斯自由能△G<0，說(shuō)明吸附質(zhì)傾向于從溶液中吸附到吸附劑表面，反應(yīng)過(guò)程可自發(fā)進(jìn)行的；

5、吸附熵變△S>0，說(shuō)明F-在吸附劑上的吸附是熵推動(dòng)過(guò)程，固/液相界面上分子運(yùn)動(dòng)更為混亂。
　　 利用動(dòng)態(tài)吸附柱實(shí)驗(yàn)測(cè)定吸附劑對(duì)氟的穿透曲線。動(dòng)態(tài)吸附試驗(yàn)表明，在其他條件不變的情況下，隨著流速的增大，吸附柱床層穿透加快。載鐵(Ⅲ)的大孔磺酸型樹(shù)脂作為吸附劑時(shí)，當(dāng)流速?gòu)?0 BV·h-1升至40 BV·h-1，進(jìn)水F-濃度為20 mg·L-1時(shí)，床層完全穿透體積從102 BV降至92BV；載鐵(Ⅲ)的棉花纖維吸附劑作為吸附劑時(shí)，當(dāng)流