活性炭負(fù)載鋁吸附去除水中氟離子的研究.pdf

1、氟是人體內(nèi)非常重要的微量元素之一，氟化物以氟離子的形式廣泛地分布于自然界之中。氟是牙齒及骨骼不可缺少的成分，少量的氟可以起到促進(jìn)、加強(qiáng)牙齒琺瑯質(zhì)對細(xì)菌酸性腐蝕的抵抗力的作用，能夠很好的防止齲齒，堅(jiān)固骨骼。但是對于氟過多的吸收對動植物和人類產(chǎn)生的危害，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了氟的不足對人體健康的影響，攝入量過多會導(dǎo)致“氟中毒”，即氟骨病、氟斑牙。嚴(yán)重者甚至?xí)?dǎo)致急性氟中毒，造成心臟或呼吸系統(tǒng)功能衰竭而死亡。在中國有很多地區(qū)的地下水甚至是飲用水的氟含量

2、都是超標(biāo)的,特別是在北方的廣大較為落后的地區(qū)的高氟水污染，對人畜造成的危害十分嚴(yán)重。
　　吸附法除氟應(yīng)用最為廣泛，其效率較高、出水穩(wěn)定、工藝流程簡單操作方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等優(yōu)點(diǎn)。吸附劑性能是影響吸附過程的一個(gè)關(guān)鍵因素，研究經(jīng)濟(jì)、高效的吸附劑成為人們不斷追求的目標(biāo)。本文針對傳統(tǒng)氧化鋁吸附去除氟存在的吸附容量不夠高、比重大的問題，結(jié)合活性炭高比表面積、發(fā)達(dá)孔隙結(jié)構(gòu)、質(zhì)輕等特點(diǎn)，將活性炭浸漬在氯化鋁溶液中，干燥、煅燒制得載鋁活性炭作為本次研

3、究的吸附劑。通過批實(shí)驗(yàn)研究了載鋁活性炭吸附去除水中氟離子的動力學(xué)規(guī)律、等溫吸附特征，考察了初始pH、負(fù)載條件、共存離子以及操作條件等對氟離子吸附影響的特點(diǎn)和規(guī)律，并結(jié)合 X射線光電子能譜對表面元素的分析，孔結(jié)構(gòu)分析對吸附過程機(jī)理進(jìn)行了探討。主要得到以下結(jié)論：
　?、僦苽漭d鋁活性炭的最佳條件是：預(yù)處理硝酸濃度為1％，鋁離子濃度0.3mol/L，煅燒溫度為300℃；
　?、谳d鋁活性炭基于 Al2O3的吸附容量比活性 Al2O3吸

4、附容量高的多，通過活性炭負(fù)載鋁吸附去除水中氟離子，鋁的潛力得到了更大的發(fā)揮；在平衡濃度1mg/L時(shí)，對于載鋁活性炭，F(xiàn)reundlich等溫吸附模型擬合結(jié)果顯示：單位當(dāng)量氧化鋁的氟離子吸附容量是單一活性Al2O3吸附容量的40多倍；
　　③載鋁活性炭對氟離子的吸附遵循二級反應(yīng)動力學(xué)模型dC/dt=-k(C-Ce)2，吸附速率正比于體系氟離子濃度與平衡濃度之差的平方，在初始負(fù)離子濃度為5-20mg.L-1時(shí)，反應(yīng)速率常數(shù)為0.109

5、5-0.2555 L/(h.mg)-1。等溫吸附服從Langmuir模型，飽和吸附容量與負(fù)載鋁量之間存在較好的線性關(guān)系；
　　④溶液過低或過高的pH對載鋁活性炭吸附水中氟離子都有不利影響，載鋁活性炭飽和吸附容量達(dá)到最大值時(shí)的pH=8；相比于Freundlich模型，pH對吸附過程的影響更適合用Langmuir等溫吸附模型進(jìn)行描述；
　?、莨泊骐x子對載鋁活性炭的氟離子吸附有著一定的影響，鹽濃度增加其吸附性能降低，但降低的幅度越