羟基磷灰石除氟性能研究

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1、中国农村水利水电·２０１１年第３期１４９文章编号：１００７－２２８４（２０１１）０３－０１４９－０３羟基磷灰石除氟性能研究张洪滨１，冯莉１，戚冬伟１，２，徐卫华１（１．中国矿业大学化工学院，江苏徐州２２１１１６；２．宿州职业技术学院基础教学部，安徽宿州２３４１０１）摘要：饮用水中氟超标严重危害人体健康，必须采取合适的方法对高氟饮用水进行降氟处理。以鸡蛋壳为主要原料，通过化学沉淀法合成羟基磷灰石，并对羟基磷灰石进行了ＦＴ－ＩＲ和ＸＲＤ表征，以静态吸附试验考察合成羟基磷灰石的除氟性能。结果表明合成羟基磷灰石的纯度较高，结晶度偏低；所合成的羟基磷灰石的除氟容量较大

2、，在较短的时间内可以达到吸附平衡，除氟容量随温度的升高增加明显，ｐＨ适用范围较宽，除氟效率高。关键词：羟基磷灰石；除氟；鸡蛋壳中图分类号：Ｘ５２０．５文献标识码：Ａ氟是人体所必需微量元素之一，对人体具有双重作用，摄公司ｐＦ－１）、饱和甘汞电极（上海精密科学仪器有限公司２３２）、［１，２］。适量的氟可以促入量不足或者过多都会对人体产生危害ｐＨ计（上海精密科学仪器有限公司ｐＨ－３Ｃ）。［３，４］，进人体骨骼、牙质的形成，特别是可以减少龋齿的发病率１．２实验过程然而人体如果长期摄入过量的氟则容易引起慢性氟中毒，对人１．２．１羟基磷灰石的制备体牙齿、骨骼等硬组织产生

3、损伤及其他的软组织都会受到不同本文通过化学沉淀法制备羟基磷灰石，原料为鸡蛋壳、硝［５］。氟中毒主要是由于饮用水中氟含量过高所引起程度的损伤酸、磷酸氢二铵、氨水，其反应方程式如下：［６］，世界卫生组织规定饮用水氟的最高含量为１．５ｍｇ／Ｌ［７］，我的ＣａＣＯ３＋２ＨＮＯ３→Ｃａ（ＮＯ３）２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２（１）［８］。无论从个人自身的健康国饮用水的标准为小于１．０ｍｇ／Ｌ１０Ｃａ（ＮＯ３）２·４Ｈ２Ｏ＋６（ＮＨ４）２ＨＰＯ４＋８ＮＨ３·Ｈ２Ｏ→Ｃａ１０还是社会的发展出发，都必须采取合适的方法对氟超标饮用水（ＰＯ４）６（ＯＨ）２＋２０ＮＨ４ＮＯ３＋２０Ｈ２Ｏ（２

4、）进行降氟处理。在所有的除氟方法中，吸附法是目前应用最广室温搅拌条件下把磷酸二氢铵溶液逐滴加入到硝酸钙溶［９］。羟基磷灰石作为高效的吸附剂，在水处理领泛的除氟方法液中（硝酸钙与磷酸二氢铵的摩尔比为５∶３），待磷酸二氢铵溶域有着广泛的应用，羟基磷灰石的吸附机理使其更适合用于水液滴加完毕之后继续搅拌反应１ｈ。整个反应过程中利用氨水［１０］。虽然羟基磷灰石在生物材料领域应用广泛，中氟的去除调节ｐＨ，使反应体系的ｐＨ保持在１０以上。反应结束之后静［１１］。因此，选择廉价的原料，但其依然是一种比较昂贵的材料置陈化２４ｈ，过滤，洗涤沉淀，１００℃烘干，研磨。降低羟基磷灰

5、石的成本，对于其在饮用水除氟领域的应用具有１．２．２模拟含氟水的配置重要的意义。本文尝试利用废弃鸡蛋壳为主要原料，在温和条把不同量的氟化钠试剂分别加入到一定量的超纯水中，配件下合成羟基磷灰石，考察其除氟性能。置所需浓度的模拟含氟水，ｐＨ为７（考察ｐＨ对除氟性能的影１实验部分响除外）。１．３氟含量的测试方法１．１试实验仪器与原料水中氟的含量按照ＧＢ７４８４－８７水质－氟化物的测定（离硝酸钠、磷酸氢二铵、二水合柠檬酸钠、硝酸钠、氨水、氢氧子选择电极法）方法进行测定。在本实验操作过程中，氟离子化钠、盐酸（以上试剂均为分析纯）、氟化钠（基准试剂），鸡蛋壳浓度的对数与

6、电极电位呈现出良好的线性关系，标准曲线为：ｙ（某孵化厂）。２＝－２４．１０ｌｎｘ＋２３６．６２，相关系数Ｒ＝０．９９９９。Ｘ射线衍射仪（日本理学Ｄ／Ｍａｘ－３Ｂ）、傅里叶转换红外光１．４吸附试验谱仪（Ｎｉｃｏｌｅｔ－３８０）、氟离子选择电极（上海精密科学仪器有限在１００ｍＬ模拟含氟水加入一定量的羟基磷灰石粉末，恒收稿日期：２０１０－１２－０９温以１２０ｒ／ｍｉｎ的转速震荡直至吸附平衡（考察吸附时间除作者简介：张洪滨（１９８４－），男，硕士研究生，从事环保型饮用水除氟外），然后利用离子选择电极法测定溶液中残留氟离子的含量，关键技术的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｏｎｇ

7、ｂｉｎ＠ｃｕｍｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。计算羟基磷灰石的除氟率及静态吸附容量，除氟率Ｎ（％）的计１５０羟基磷灰石除氟性能研究张洪滨冯莉戚冬伟等算公式：稳定值。当除氟剂的用量为０．１ｇ时，除氟率就达到９０％以Ｃｏ－Ｃ上，当羟基磷灰石的用量为０．１２ｇ时，除氟率几乎达到１００％。Ｎ＝×１００％（３）Ｃｏ当羟基磷灰石的投加量比较小时，由于其数量有限，吸附剂和除氟容量Ｑ（ｍｇ／ｇ）的计算公式：水样比值偏小，有限的吸附剂不足以完全吸附水中的氟离子。Ｃｏ－ＣＱ＝·Ｖ（４）羟基磷灰石吸附氟离子的能力达到了最大值，完全达到了吸附Ｍ饱和状态，没有多余的活性吸附中心进一步吸附水中游离的

8、氟式中：Ｃｏ、Ｃ分别为初始和剩余氟浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｖ