環(huán)境納米材料的設(shè)計(jì)、制備及其對(duì)水中氟的去除性能研究.pdf

1、飲用水中的氟污染因其嚴(yán)重危害人體健康已經(jīng)成為一個(gè)世界廣泛關(guān)注的重大問(wèn)題。在各種除氟方法中，吸附法被認(rèn)為是一種低成本，具有靈活性，且易于設(shè)計(jì)及操作的除氟方法。然而傳統(tǒng)的吸附劑存在的一些問(wèn)題將會(huì)直接影響其除氟效率，如pH適用范圍窄，選擇性差，吸附容量低等。納米吸附劑因其高比表面積及高的活性位點(diǎn)密度通常具有很好的除氟效果。然而，納米尺寸的吸附劑通常存在除氟過(guò)程中難以固定，分離，循環(huán)等問(wèn)題。為了即保持納米材料優(yōu)異的除氟性能又解決其在使用上的局限

2、性，最好是使用一種微納分級(jí)結(jié)構(gòu)的吸附材料，或者是將納米材料負(fù)載于特殊的載體上制備出工程化材料。除此之外，最近還有文獻(xiàn)表明，吸附劑表面的硫酸根基團(tuán)和羥基一樣都可以作用于氟離子的吸附過(guò)程中。因此，硫酸根離子摻雜也是一種優(yōu)化吸附劑除氟性能的一種方法。
　　本文重點(diǎn)論述了環(huán)境納米材料的制備，以及其在水中除氟性能的研究。具體內(nèi)容如下:
　　(1)制備出了硫酸根離子摻雜的羥基磷灰石微米空心球材料，并將應(yīng)用于水中氟離子的去除。其吸附性能通

3、過(guò)一系列的吸附實(shí)驗(yàn)研究得出。在25℃的中性條件下，初始氟離子濃度為100 mg L-1，這種硫酸根離子摻雜的羥基磷灰石材料的氟吸附容量為28.3 mg g-1，這比之前報(bào)道的其他羥基磷灰石類吸附劑都高。吸附等溫線的研究表明Freundlich模型比Langmuir模型擬合效果更好。動(dòng)力學(xué)模型中，其吸附更加符合pseudo-second-order動(dòng)力學(xué)模型。而且硫酸根離子摻雜的羥基磷灰石材料在非常寬的pH范圍內(nèi)(3.0-10.0)都有非

4、常好的吸附效果。吸附機(jī)理的研究發(fā)現(xiàn)材料表面的硫酸根離子和羥基基團(tuán)一樣都可以作用于氟離子的吸附，這些離子協(xié)同增強(qiáng)水中氟離子的吸附。
　　(2)通過(guò)溶膠凝膠法制備出多孔鈰/鋯氧化物納米球負(fù)載海藻酸鈣毫米小球。并且系統(tǒng)地測(cè)定了其除氟性能，其中包括靜態(tài)吸附及動(dòng)態(tài)吸附。多孔鈰/鋯氧化物納米球負(fù)載海藻酸鈣毫米小球的氟吸附動(dòng)力學(xué)符合pseudo-second-order動(dòng)力學(xué)模型。吸附等溫線依據(jù)初始氟濃度可明顯的分為兩個(gè)趨勢(shì)不同的部分，且中性條