红土除氟的反应机理及动力学研究 毕业论文

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1、红土除氟的反应机理及动力学研究　　红土颗粒作为一种潜在的吸附剂，其适应性是通过批量移除氟化物来评估的。其吸附效率是由氟化物的初始浓度、沉积时间、沉积速度，红土颗粒的大型，pH值和温度决定的。在303K的温度下，利用红土细微颗粒处理初始浓度为10mg/dm3的氟化物溶液，反应会在195分钟时达到平衡，平衡时氟化物的去除率达到78.2%。反应的热力学参数表明，这个过程是自发的，放热的过程。在不同温度区域内的等温线都符合Langmuir模型或Freundlich模型。这个过程符合Lagergren准一级反应速率，表面扩散是主要的反应机制。1、引言　

2、　由于地球环境因素引起的地下水含氟是当今面临的一个问题。尽管孟加拉邦还没有提供系统的数据，但是印度仍然被揭露有6200万人的饮用水中氟化物浓度超标。实际上，现在对于氟中毒和由氟化物引起的疾病还没有有效地治疗。研究人员认为安全只在于预防，并且建议最好完全避免氟化物。世界卫生组织规定的饮用水含氟标准是0.5mg/dm3到1.0mg/dm3，由印度标准机构规定的饮用水含氟标准是1.0mg/dm3到1.5mg/dm3。　　地下氟污染物来源于自然因素和人类活动。工业废水向环境中排放的氟污染物至少是氟矿物浸出的100倍。对于科学家、环保人士和地质学家来说

3、，处理水环境中的氟污染物，特别是来自自然界中的氟污染物是一个很大的挑战。被氟污染的区域越大，治理所需要的费用就越高。科学家已经研究出多种物理和化学处理技术，像化学沉淀法，离子交换，渗透，反渗透，纳滤膜，唐南透析等。但是，由于一个或多个技术方面因素的限制，这些方法中没有一个能完全解决问题。因此，需要找到一个简单，经济，环保，方便的处理含氟废水的方法来解救饮用水中氟浓度超标的农村人。　　吸额附工艺易于操作且成本效益高，是一种应用广泛的污水处理技术。现在研究出的吸附剂种类繁多，有天然的，合成的，生物的等。天然吸附剂如土壤，粘土，矿石等，易于取得且价

4、格低廉，应用较广泛。科学家已经利用加拿大阿尔伯塔和中国的土壤以及南非的粘土对氟的吸附进行了研究。矿物，如白云石，磷石灰，铝土矿，羟基磷石灰，萤石，石英，方解石，石灰石都是潜在的吸附剂。活性氧化铝是最常用的除氟剂。Savasamy等使用煤基吸收剂，即褐煤，细焦煤，烟煤等来去除饮用水中的氟化物。最近文献报导了利用合成吸附剂去除氟的告。树叶也可以用来除氟。藻类生物被发现在去除溶液中的氟方面有很大的发展前景。　　红土或红壤被认为是去除水中氟化物的合适的低成本的吸附剂。本研究主要解决用红土处理水中氟化物的动力学和反应机理。2、实验方法　　红土取自西孟加

5、拉邦的红土区。取来后用蒸馏水反复冲洗几次除去其中的泥土雾。然后风干，碾磨成细小的颗粒。再利用分子筛将颗粒按粒径大小分开（Geologists’Syndicate,Calcutta,India）。　　准备50mg/L的氟化钠溶液（AR）（Spectrochem,India）原液，稀释后备用。分批次将红土和25mL氟化物混合，放置在培养箱的机械振动筛（modelno.RS-12R,RemiEquipments,Mumbai,India）上，直到反应平衡。然后用微孔过滤器（Satorious,A.G.Goettingen,Germany,0.45í

6、m）将混合物过滤，再利用分光光度计或离子选择计（modelno.pH340/ionset,WTW,Germany）上利用氟离子选择电极测量氟离子的浓度。对红土的粒径，剂量，反应时间和速度，pH（modelno.í361Systronics,India）和温度进行条件实验，确定最佳的反应条件。3、结果与讨论3.1红土的特性对干燥的红土粉末进行理化分析，即分析化学成分的质量百分比，工业分析和表面分析，结果见表1。通过扫描电子显微镜（SEM）分析（图1）和X射线衍射仪（XRD）（图2）分析分别得出了红土的形态模式和矿物学特征。3.2最佳反应条件　　

7、溶质在固体界面的吸附效果取决于多个操作参数，如吸附时间，搅拌速度，吸附剂的量和颗粒大小，溶质初始浓度，溶液pH和温度等。平衡程度是模型预测必须考虑的。从平衡研究中得出的最佳操作参数，对选择最优先使用的实验条件是必需的。氟浓度在10到50mg/L，投加1.0g红土时，反应在195分钟时达到平衡。虽然pH对吸附过程有影响，但是由于红土的表面特性和溶液中氟化物的种类不同，反应是在氟化物溶液的自然pH下进行的。在303K，pH为6.8，氟化物初始浓度从10mg/L增加到50mg/L时，吸附量从78.2%减低到58.9%。可行性标准和等温线直接从平衡数

8、据可以得到，而机械方面是从考虑动力学而得。为了评估动力学，红土对氟化物的吸收以15分钟为一个间隔。表1红土样品特性化学成分（%）工业分析（%）表面分析SiO272.