改性活性氧化鋁除氟性能與pH緩沖機理研究.pdf

1、水體氟污染被公認為全球嚴重的污染之一，在眾多的除氟方法當(dāng)中，活性氧化鋁吸附法的應(yīng)用較為廣泛，在具有成本低、來源廣等優(yōu)點的同時，還存在吸附容量低的缺點，所以對其進行改性是近年來的研究熱點之一，但目前只能通過大量吸附試驗分析其改性效果。本文從表面化學(xué)性質(zhì)出發(fā)，對吸附性能與pH緩沖強度進行研究，首次從pH緩沖強度的角度判定改性效果的好壞。
　　本試驗采用金屬鹽溶液(Fe2(SO4)3、Ce(NO3)3溶液）浸漬活性氧化鋁的方法制備了改性

2、吸附劑。首先，通過間歇吸附實驗對除氟性能進行研究，通過酸堿滴定實驗對pH緩沖強度進行分析。其次，根據(jù)吸附等溫模型、動力學(xué)模型擬合，以及pHzpc、BET、EDS等表征實驗共同探究改性吸附劑的除氟機理與pH緩沖機理。通過酸堿滴定實驗分析了其pH緩沖能力及強度，最后由吸附數(shù)據(jù)和pH緩沖數(shù)據(jù)分析pH緩沖強度與吸附性能的關(guān)系。
　　對未改性活性氧化鋁的研究表明，吸附等溫實驗數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)更符合Langmuir吸附等溫模型，最大吸附量為9.03m

3、g/g，主要發(fā)生的是單分子層的化學(xué)吸附，吸附動力學(xué)相比準(zhǔn)一級吸附速率方程更符合準(zhǔn)二級吸附速率方程;活性氧化鋁的零質(zhì)子電荷點pHzpc約為8.9，說明其表面具有酸堿兩重性;酸堿滴定實驗發(fā)現(xiàn)活性氧化鋁具有一定的pH緩沖能力，數(shù)據(jù)經(jīng)線性擬合后可求出活性氧化鋁的pH緩沖強度β為0.127mmol/g。
　　對于改性鹽溶液濃度為0.5％、1.0％、1.5％、2.0％、2.5％、3.0％的兩種改性吸附劑，吸附數(shù)據(jù)經(jīng)等溫線模型擬合后更符合Lan

4、gmuir吸附等溫模型，經(jīng)動力學(xué)方程擬合后，吸附行為符合準(zhǔn)二級動力學(xué)，均能說明吸附過程以化學(xué)吸附為主。飽和吸附量隨著改性液濃度的增大而先增大后趨于不變，硫酸鐵和硝酸鈰改性活性氧化鋁的最佳改性濃度分別為3.0％和2.0％，最大吸附量分別為16.90mg/g和17.58mg/g。硫酸鐵改性吸附劑(0.5％～3.0％)的pH緩沖強度β分別為0.225、0.318、0.357、0.374、0.399和0.400mmol/g，硝酸鈰改性吸附劑(0

5、.5％～3.0％)的pH緩沖強度β分別為0.227、0.324、0.407、0.437、0.439和0.433mmol/g。隨著改性濃度的增大，pH緩沖強度先逐漸增大，而后趨于不變。改性吸附劑粉末的pHzpc均隨改性液濃度的增大而逐漸減小，這是表面負載金屬離子增多的結(jié)果。BET分析發(fā)現(xiàn)，改性濃度越大，改性吸附劑的比表面積越小。EDS分析證明金屬鹽能很好地負載在活性氧化鋁表面。
　　改性后吸附劑的吸附能力以及pH緩沖能力均增強，是因