殼聚糖調(diào)控納米鈣氧化物的制備及其對水中氟離子高效凈化研究.pdf

1、氟是生物體必需的微量元素之一，但是過多的氟攝入人體會引起一系列的疾病如腦組織損傷、氟骨癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。在多種的除氟技術(shù)中，吸附方法具有操作簡單、成本低廉、去除效果高效等優(yōu)勢而被廣泛應(yīng)用。殼聚糖作為世界上第二大豐富的多糖，含有豐富的氨基和羥基，具有良好的生物相容性及無毒害等優(yōu)勢，在水處理領(lǐng)域中具有可觀的應(yīng)用前景。本文主要以天然高分子殼聚糖作為調(diào)節(jié)劑來調(diào)控鈣基礦化物的形成，在納米氧化物制備的基礎(chǔ)上進一步考查納米顆粒的尺寸、形貌、微觀結(jié)構(gòu)

2、對提高納米鈣氧化物類材料的除氟性能具有重要的作用。本文比較了兩種構(gòu)型的殼聚糖（α-殼聚糖和β-殼聚糖）作為調(diào)節(jié)劑來制備納米顆粒的差異主要研究內(nèi)容及成果如下：
　?。?）研究了由α-殼聚糖誘導(dǎo)的納米鈣磷石形貌調(diào)控及其在飲用水中的高效除氟作用。采用來源廣泛的α-殼聚糖作為調(diào)節(jié)劑來調(diào)控出不同形貌結(jié)構(gòu)的鈣磷石，作為新型除氟吸附劑，并研究其吸附特性。實驗結(jié)果表明：采用質(zhì)量濃度為0.01 wt％的α-殼聚糖作為調(diào)節(jié)劑時，可以調(diào)控出大小為100

3、～200 nm的花瓣狀的鈣磷石納米片，其具有最佳的除氟效果，準二級動力學(xué)和Langmuir吸附模型可以很好地闡述除氟吸附過程，根據(jù)Langmuir吸附等溫線可以擬合納米花瓣狀鈣磷石的飽和吸附容量達231.5 mg/g，并且納米鈣磷石除氟具有較寬泛的pH適用范圍，Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-等共存離子對吸附幾乎沒有影響，而CO32-和的存在會對脫氟過程產(chǎn)生抑制，在實際應(yīng)用中應(yīng)該倍加注意。以上實驗結(jié)果表明納米花瓣狀鈣磷石在實際應(yīng)

4、用中具有很大的優(yōu)勢。
　　（2）制備了β-殼聚糖調(diào)控的納米鈣磷石，并考察了其除氟性能。以氯化鈣、磷酸二氫鈉作為前驅(qū)體，添加β-殼聚糖大分子進行調(diào)控，通過化學(xué)沉淀法制得β-殼聚糖/鈣磷石納米復(fù)合物脫氟材料。XRD、TEM、SEM等表征結(jié)果顯示本研究所制得復(fù)合物主要成分為透鈣磷石（Brushite）與三斜磷鈣石（Monetite），主要由大小為100 nm左右的花瓣狀薄片組成。脫氟性能測試結(jié)果表明使用0.01 wt%β-殼聚糖作為調(diào)控

5、劑制得的納米鈣磷石復(fù)合物脫氟性能較優(yōu)：其對濃度為10~50 mg/L、體積為20 mL的含氟水去除率在吸附2 h后可達99.3%，由Langmuir方程擬合得吸附飽和量qm為123.67 mg/g。同時，含氟水的pH值變化對吸附影響較小；常見陰離子對其吸附效果幾乎沒有影響。
　　殼聚糖可以誘導(dǎo)納米鈣磷石形貌調(diào)控，不同類型的殼聚糖可以調(diào)控出不同形貌的鈣磷石。α-殼聚糖可以調(diào)控出納米花瓣狀鈣磷石，β-殼聚糖可以調(diào)控出透鈣磷石和三斜磷鈣