负载铁(Ⅲ)化合物的杂合吸附剂处理高氟饮用水的研究

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1、摘要氟是人体内一种不可或缺的微量元素，摄入适量的氟对人体健康是有益的，但是如果氟的摄入量过多会导致一类总称为“氟中毒”的疾病，主要表现为氟骨病、氟斑牙等等。而饮用高氟水是氟中毒的主要原凶。随着人类对环境和健康的重视，高氟饮用水越来越受到人们的关注，迫切需要寻找合适的饮水除氟工艺。本文分别采用载铁(III)大孔磺酸型树脂和载铁(III)棉花纤维球作为吸附剂，借助傅立叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)对其性质进行了表征，通过一系列的静态和动态吸附试验对吸附剂的除氟性能进行考察，并用各种动力学模型和热力学模型对其结果进行模拟。静态试验结果表明，这两种吸附剂对氟离子均具有较好

2、的吸附性能。氟在载铁(III)大孔磺酸型树脂和载铁(III)棉花纤维吸附剂上的吸附不随pH的变化而变化；氟在吸附剂上的饱和吸附量随着温度的升高而增加，前者在298K时的静态饱和吸附量达到2．6006mg·g-l,后者在298K时的静态饱和吸附量为9．0995mg·分1，Langrnuir和Freundlich等温方程能够很好地描述氟吸附特征；溶液中的干扰离子基本不影响吸附剂对F-的吸附。吸附动力学研究用5种动力学方程拟合，结果表明：Elovich动力学模型和准二级动力学方程可更好的描述氟离子在载铁(III)的大孔磺酸型树脂的吸附动力学行为；孔内扩散拟合结果表明孔内扩散不是吸附速率

3、唯一控制步骤，吸附速率同时受孔内扩散和液膜扩散的影响；通过Boyd动力学方程传质分析可知孔内扩散是主要控制步骤。载铁(1II)的棉花纤维吸附剂吸附F。的行为符合准一级和准二级动力学方程；孔内扩散拟合结果表明孔内扩散不是吸附速率唯一控制步骤，吸附速率同时受孔内扩散和液膜扩散的影n向；通过Boyd动力学方程传质分析可知孔内扩散是其主要控制步骤。通过对载铁(III)大孔磺酸型树脂和载铁(III)棉花纤维吸附剂吸附行为的热力学研究可知：吸附焓变厶H>0，说明氟离子吸附为吸热过程：吉布斯自由能厶G<0，说明吸附质倾向于从溶液中吸附到吸附剂表面，反应过程可自发进行的；吸附熵变厶S>0，说明F

4、。在吸附剂上的吸附是熵推动过程，固／液相界面上分子运动更为混乱。利用动态吸附柱实验测定吸附剂对氟的穿透曲线。动态吸附试验表明，在其他条件不变的情况下，随着流速的增大，吸附柱床层穿透加快。载铁(III)的大孔磺酸型树脂作为吸附剂时，当流速从20BV·h以升至40BV·h-1，进水F。浓度为20mg·L．1时，床层完全穿透体积从102BV降至92BV；载铁(III)的棉花纤维吸附剂作为吸附剂时，当流速从20BV·h。升至40BV·h～，进水F‘浓度为20mg·L一时，床层穿透体积从154BV降至146BV。关键词：氟、吸附、动力学、热力学、饮用水，树脂IIAbstractFluori

5、neisanessentialtraceelementinhumanbod弘suitableamountofthefluorineisgoodforhumanhealth．Howeverfluorineoverintakewillcauseakindofdiseasesgenerallycalled“fluorosis”，whichleadstothefluorineosteopathy,fluorinespottoothandSOon．Drinkingwatercontaininghighconcentrationoffluorideionsistheprimaryreason

6、．Ashumanpaymoreattentiontotheenvironmentandhealth，fluorinedrinkingwatergetsmoreandmoreattention．Itisurgenttodevelopnovelandefficienttechnologyabouteliminatingthefluorine．Fe(III)--modifiedmacroporoussulfonicacidresinsandFe(III)-·loadedcottoncelluloseadsorbentswereseparatelyusedastheabsorbentsi

7、nthepaper．TheadsorbentswerecharacterizedbyFTIRspectrumandX—raydiffraction(XRD)．Batchexperimentswerecarriedouttoinvestigatetheadsorptionpotential．Theresultsweresimulatedwithdynamicsmodelsandthermodynamicsmodels．Thestaticexperimentsindicatedtha