表面羟基磷酸化的钙材料制备及其除氟性能研究

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1、第36卷第10期水处理技术Vol.36No.102010年10月TECHNOLOGYOFWATERTREATMENTOct.,201073表面羟基磷酸化的钙材料制备及其除氟性能研究张爱霞，李剑超，孙洪霞，卢堂俊，张晓伟，李晓靖，付格娟（陕西师范大学旅游与环境学院环境科学系，陕西西安710062）摘要：通过化学改性蛋壳制备1种新型表面羟基磷酸化的除氟材料HyPE，并通过静态和动态试验研究它对氟的去除效果。结果表明，制备HyPE材料最佳条件为质量分数2.78%的磷酸以1:20的固液质量比浸泡6h，氨水调pH为8，室温下老化3h；在静态试验中，Hy

2、PE材料在pH为4～8时除氟率均高于92%，10h可达到吸附平衡；共存阴离子Cl-、SO2-对材料除氟干扰很小；材料的除氟吸附等温线符合Langmuir方程，35℃下对氟的最大饱和吸附容量4达13.37mg·g-1；通过动态柱吸附试验可得HyPE材料去除氟的能力为4.62mg·g-1。关键词：羟基磷酸化；除氟；吸附；蛋壳中图分类号：TQ424.3，X703.1文献标识码：A文章编号：1000-3770(2010)10-0073-004氟是地球表面分布最广的元素之一，其化学性故成本较高，因而得不到广泛推广[8]。质非常活泼，在自然界中不以单质形

3、式存在，因此氟蛋壳是一类广泛的材料，因其价低，故有应用前的迁移能力很强。我国地下水含氟地区的分布范围景。胡巧开、郑伟等研究了以蛋壳为原料处理废水中很广，遍布于29个省、市、自治区。适量的氟能使骨Cd2+，其去除率达95%以上[9-10]。但改性蛋壳用于去除牙坚实，对细胞酶生殖系统大有裨益，但是长期饮用阴离子方面的研究还很少。本研究用表面改性蛋壳，含氟高的水可引起氟慢性中毒，特别是对牙齿和骨制备了一类表面羟基磷酸化的除氟新型材料。骼产生严重的危害，重者可导致骨骼变形、产生软组1材料与方法织损害，甚至完全丧失劳动能力。高氟地区地下水中氟化物的质量

4、浓度多为1.5～4.0mg·L-1，世界卫生组1.1试验材料织建议饮用水最适宜的含氟量为0.5～1.0mg·L-1，我试验所用的蛋壳材料来自长安某养鸡厂，在实国的饮用水标准是1.0mg·L-1[1-3]。按这些标准，国内验室将蛋壳洗净，去内膜、烘干、破碎、过筛孔0.38受氟威胁的人高达2.6亿，所以控制和减少饮用水mm筛，密封备用。试验用水为去离子水，含氟水由中的含氟量是十分必要的[4]。人工配制而成；所用磷酸、氨水、氟化钠、盐酸等试剂目前，含氟水的除氟方法主要有2大类，沉淀法均为分析纯。和吸附法。在含氟饮用水的处理中以吸附法应用居1.2试验

5、方法多[5]。根据固体表面吸附力的不同，吸附分为物理吸1.2.1材料制备附、化学吸附和离子交换吸附，这3种吸附并不是独称取一定量的上述蛋壳材料，按一定的固液比立起作用的，在水处理中，往往是几种吸附共同作用投加到质量分数2.78%的磷酸溶液中，振荡浸泡一定时的结果，而吸附剂、吸附质和其它因素的影响，可能间，用氨水调节至一定pH，室温下老化3h，过滤、水洗、某种吸附机理是主要的[6]。许迪春研究了多孔羟基烘干，即可制得表面羟基磷酸化的钙材料（HyPE）。磷酸钙除氟的主要机理以离子交换吸附为主[7]；孟1.2.2静态吸附紫强等在研究6种吸附材料中发

6、现了以羟基磷灰石称取0.10g制备好的HyPE材料，置于50mL吸附氟的能力最强，但由于羟基磷灰石需化学合成，质量浓度为10mg·L-1的氟溶液中，振荡一定时间，收稿日期：2009-12-30基金项目：国家自然科学基金（50309011）；国家级星火计划（2006EA850047）；教育部留学回国人员科研启动基金（08501041585）；农业部现代农业产业技术体系建设专项资金（nycytx-08）作者简介：张爱霞（1982－），女，硕士研究生，主要从事水污染控制与环境污染治理研究；E-mail：zhangaixia05081003@163.

7、com联系作者：李剑超；联系电话：029-8531052574水处理技术第36卷第10期取出在3600r·min-1条件下离心5min，取上清液测此材料静态吸附12h，计算除氟率，结果如表1所示。定氟含量，计算去除率。并改变pH、吸附时间和掺加表1固液比对去除率的影响共存无机阴离子，研究分析其除氟效果。Tab.1TheinfLuenceofLiquid-soLidratioonremovingrate固液质量比1:2.51:51:101:201:301.2.3动态吸附去除率/%50.5493.5994.9198.6198.70称取5.00gH

8、yPE材料装入交换柱中，以质量表1显示随着固液比的减小，材料对F-的去除浓度为10mg·L-1氟溶液以设定流速通过滤柱，滤柱运行过程中，定时采集出水测定氟离子含量，