改性蛭石对水中氟离子的吸附性能研究

发布时间：2020-07-30 15:31

【摘要】：氟是在自然环境中分布较为广泛的元素,主要是以氟离子的形式存在于水源和土壤中,它与人类健康关系密切。适量的氟对人体健康有益处,但过量的氟会使人体氟中毒,氟对人体健康体现出双重性。地方性的氟中毒现象诱因多为饮水型高氟水,在我国表现出发病地区广,病人数量多,治理难度大等特点。它对人民身体健康有着负面的影响,从而成为一个亟待解决的问题。本文介绍了国内外多种除氟方法,在此基础上选取无毒无害、价格低廉、储量丰富的蛭石作为氟吸附控制技术的研究材料,通过对蛭石进行盐酸改性和负载改性处理,并进行吸附实验,探究吸附过程中单因素对氟吸附量的影响。首先,以微波膨胀蛭石为原材料,通过实验结果分析,蛭石细度为150目、盐酸浓度为6mol/L时得到较好的改性效果。盐酸改性蛭石对氟的吸附性能明显提高。在盐酸改性蛭石吸附氟的实验中,最优吸附条件:NaF溶液浓度为30mg/g,吸附温度为20℃,pH值6~7,NaF溶液与膨胀蛭石的固液比1:50,吸附平衡时间为2h。与原蛭石和微波膨胀蛭石相比,盐酸改性蛭石对氟的吸附量为0.96mg/g,提高显著。从表征结果显示,盐酸改性蛭石后,蛭石结构并没有破坏,晶片发生破裂,层间阳离子溶出并出现大量凹坑和孔隙,大大提高了对氟的吸附量。盐酸改性蛭石进行除氟,虽吸附量得到较大提升,但除氟率为64.03%。离我国饮用水标准中氟含量的要求存在较大的差距,在此基础上,对其负载改性进一步加强其吸附能力,以达到较优的吸附效果。为此,文章在盐酸改性蛭石基础上对其进行负载改性。通过筛选,确定选取Al_2(SO_4)_3、FeCl_3、CaCl_2、MgCl_2、壳聚糖为负载剂。通过吸附试验,在5种负载改性剂中Al_2(SO_4)_3改性蛭石对氟的吸附效果最好。NaF溶液初始浓度为30mg/L,用溶液浓度为0.06mol/L的Al_2(SO_4)_3对盐酸改性蛭石进行负载改性处理后,40min其对氟的吸附量达1.47 mg/g,除氟率98.29%,溶液中剩余NaF浓度只有0.73mg/L,小于1mg/L,达到国家饮用水标准。负载改性后的蛭石仍保持了蛭石原有的结构和框架特征。蛭石经负载改性后,溶液中的离子交换到蛭石的外表面及孔穴的内表面上。蛭石的表面覆盖大量的微粒,改性后蛭石表面变的粗糙不平,增加了蛭石的活性位点,形成吸附活性中心,从而提高了蛭石的吸附性能。经研究可以看出,Al_2(SO_4)_3负载改性蛭石对氟的吸附过程中,除了物理吸附、还存在化学吸附和离子交换吸附,三者共同作用,从而对氟的吸附性能提升显著,且蛭石价格较低,在除氟应用方面具有广阔的前景。
【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU991.2
【图文】：

标准曲线,氟离子,标准曲线,线标准

图 2-1 氟离子标准曲线Fig.2-1 Standard curve of fluoride ionE=54.32lgCF +9.84，R2=0.9996，曲线的线标准工作曲线。分析

吸附量,盐酸浓度,蛭石,晶片

图 3-1 盐酸浓度对 F-吸附量的影响g.3-1 Effect of HCl concentration on the adsorbing capacity o的盐酸改性蛭石，对 F-的吸附量如图 3-1 所示，随-的吸附量升高。其中当 HCl 浓度达到 6 mol/L 时，为 0.96 mg/g。用 HCl 浸泡后，蛭石晶片破裂，形

蛭石,吸附量,细度,目数

图 3-2 改性蛭石的细度对 F-吸附量的影响ig.3-2 Effect of fineness on the adsorbing capacity of by vermiculit以看出，目数对盐酸改性蛭石吸附性能影响很大，蛭石ˉ的吸附量先升高然后降低。50 目至 150 目时，盐酸改蛭石目数为 150 目时，吸附量达到 0.93 mg/g 左右，随

【参考文献】