鐵鋁復(fù)合納米材料的制備及其吸附氟離子的研究.pdf

1、水體氟污染是全球范圍內(nèi)普遍存在的問題，五大洲的50多個(gè)國(guó)家都曾報(bào)道過地方性飲用水型氟中毒的發(fā)生。在我國(guó)，飲用水型地方氟病分布面積約220萬km2，有7000多萬人飲用高氟水，嚴(yán)重威脅著人體健康。本課題針對(duì)含氟水，制備了一種對(duì)氟吸附能力強(qiáng)(吸附容量50mg/g)，適用pH范圍廣(4.0-10.0)，具有磁性易于從水體中分離的鐵鋁復(fù)合納米吸附劑，并對(duì)該吸附劑的除氟性能、除氟機(jī)理進(jìn)行了探討研究，得到以下結(jié)論:
　　 (1)采用堿性共沉

2、淀法制備載體納米四氧化三鐵(Fe3O4)，并選用硫酸鋁對(duì)其進(jìn)行包覆改性，得到一種除氟材料。最優(yōu)制備條件為:Fe3O4/Al物料比1∶2，pH5.0。該吸附劑為一種以Fe3O4為內(nèi)核，Al2O3為外殼，并摻雜少量SO42-的納米磁性材料;粒徑20 nm，比表面積63.37m2/g，零電荷點(diǎn)pHpzc11.30，飽和磁化強(qiáng)度15.63 emu/g。
　　 (2)當(dāng)吸附劑用量為1.0 g/L，反應(yīng)pH值4.0-10.0時(shí)，除氟效果最佳

3、。此外，共存陰離子對(duì)除氟效果具有不同程度的影響，依次為:PO43-＞SO42-≈Br-＞Cl-＞NO3-，這與陰離子電荷/半徑比(Z/r)的順序較為一致，說明陰離子的Z/r越大，對(duì)氟離子的去除干擾也越大。
　　 (3)吸附動(dòng)力學(xué)研究表明，氟離子的吸附過程分為兩個(gè)階段:起初1h的快速吸附和后續(xù)的緩慢吸附。反應(yīng)的開始階段，吸附劑表面存在較多的活性吸附位點(diǎn)，出現(xiàn)較快的氟離子吸附現(xiàn)象;隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，吸附劑表面的活性位點(diǎn)被逐漸占據(jù)，

4、吸附速率逐漸下降，溶液中氟離子的濃度最終趨于穩(wěn)定。采用五種動(dòng)力學(xué)模型擬合氟離子吸附數(shù)據(jù)，結(jié)果表明偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型與氟離子的吸附擬合最佳，相關(guān)系數(shù)R2均＞0.9980，且化學(xué)反應(yīng)為整個(gè)吸附過程的速控步驟。
　　 (4)吸附熱力學(xué)研究表明，Langmuir等溫模型可較好的擬合氟離子吸附等溫線，相關(guān)系數(shù)R2均＞0.9500，吸附劑的最大吸附容量約為50mg/g。由熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算可知，氟離子的吸附是一個(gè)自發(fā)的(△G°＜0)，吸熱的(△H