粘土礦物吸附氟的作用機制及硫酸鋁浸漬活性氧化鋁球吸附研究.pdf

1、為了研究粘土礦物吸附氟后的表層形態(tài)變化和反應(yīng)機制,四種粘土礦物(高嶺石、蒙脫石、綠泥石、伊利石)浸泡在高氟濃度溶液(5-1000 mg/L)和低氟濃度溶液(0.3-1.5 mg/L)進行吸附實驗,并利用X射線光電子能譜進行表面形態(tài)分析。粘土礦物在高氟濃度溶液吸附時,溶液平衡氟濃度、吸附量、溶液pH和釋放羥基量隨氟濃度增加而增加；而且吸附量在50/100 mg/L以上時顯著增加。用酸堿調(diào)節(jié)維持氟溶液pH時,粘土礦物氟吸附量增加。各濃度浸泡

2、后吸附數(shù)據(jù)和氟電子能峰位表明:粘土礦物在氟濃度溶液小于5～100 mg/L時預(yù)先吸附氫離子使表面活性位質(zhì)子化,然后與氟發(fā)生交換；隨氟濃度升高,氟直接交換鋁活性位羥基,并且與其它陽離子結(jié)合；而在氟溶液濃度大于100 mg/L時生成冰晶石(及氟化鋁)沉淀。粘土礦物在高氟濃度溶液吸附時生成的新礦物與溶液鋁離子濃度有關(guān),鋁離子濃度大于10-11.94mol/L生成冰晶石沉淀,鋁離子濃度小于10-11.94mol/L生成氟化鋁沉淀。粘土礦物在低氟

3、濃度溶液吸附時會發(fā)生質(zhì)子遷移現(xiàn)象,這使得溶液氟濃度隨時間推移持續(xù)降低。
　　 研究了硫酸鋁浸漬活性氧化鋁球(AIAA)處理高氟水的能力。靜態(tài)實驗通過改變吸附劑量(2-40 g/L)、氟濃度(2-100 mg/L)、pH(4-10)、溫度(11-33℃)、時間,研究這些因素對吸附過程的影響。動態(tài)柱實驗研究氟濃度(10-50 mg/L)、流速(2-10 mL/min)、填料高(10-20 cm)三個操作參數(shù)對柱除氟性能的影響。當(dāng)溫度

4、11-33℃、pH4-10、吸附劑量20 g/L時,AIAA3h內(nèi)處理10 mg/L氟溶液效率可達90％以上,少量陰離子的共存對氟離子的吸附?jīng)]有影響。吸附平衡擬合模型表明低濃度氟溶液的吸附中,Langmuir模型線性擬合或非線性擬合是最優(yōu)擬合方式；而高濃度氟溶液的吸附中,Freundlich模型非線性擬合是最優(yōu)擬合方式。熱力學(xué)研究表明AIAA吸附主要為化學(xué)吸附；動力學(xué)研究表明吸附速度受表面擴散控制,吸附反應(yīng)更符合二級動力學(xué)。動態(tài)柱實驗中