殼聚糖調(diào)控納米鈣氧化物的制備及其對(duì)水中氟離子高效凈化研究.pdf

1、氟是生物體必需的微量元素之一，但是過(guò)多的氟攝入人體會(huì)引起一系列的疾病如腦組織損傷、氟骨癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。在多種的除氟技術(shù)中，吸附方法具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、去除效果高效等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。殼聚糖作為世界上第二大豐富的多糖，含有豐富的氨基和羥基，具有良好的生物相容性及無(wú)毒害等優(yōu)勢(shì)，在水處理領(lǐng)域中具有可觀的應(yīng)用前景。本文主要以天然高分子殼聚糖作為調(diào)節(jié)劑來(lái)調(diào)控鈣基礦化物的形成，在納米氧化物制備的基礎(chǔ)上進(jìn)一步考查納米顆粒的尺寸、形貌、微觀結(jié)構(gòu)

2、對(duì)提高納米鈣氧化物類材料的除氟性能具有重要的作用。本文比較了兩種構(gòu)型的殼聚糖（α-殼聚糖和β-殼聚糖）作為調(diào)節(jié)劑來(lái)制備納米顆粒的差異主要研究?jī)?nèi)容及成果如下：
　　（1）研究了由α-殼聚糖誘導(dǎo)的納米鈣磷石形貌調(diào)控及其在飲用水中的高效除氟作用。采用來(lái)源廣泛的α-殼聚糖作為調(diào)節(jié)劑來(lái)調(diào)控出不同形貌結(jié)構(gòu)的鈣磷石，作為新型除氟吸附劑，并研究其吸附特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：采用質(zhì)量濃度為0.01 wt％的α-殼聚糖作為調(diào)節(jié)劑時(shí)，可以調(diào)控出大小為100

3、～200 nm的花瓣?duì)畹拟}磷石納米片，其具有最佳的除氟效果，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)和Langmuir吸附模型可以很好地闡述除氟吸附過(guò)程，根據(jù)Langmuir吸附等溫線可以擬合納米花瓣?duì)钼}磷石的飽和吸附容量達(dá)231.5 mg/g，并且納米鈣磷石除氟具有較寬泛的pH適用范圍，Cl-、NO3-、SO42-、HCO3-等共存離子對(duì)吸附幾乎沒(méi)有影響，而CO32-和的存在會(huì)對(duì)脫氟過(guò)程產(chǎn)生抑制，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該倍加注意。以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米花瓣?duì)钼}磷石在實(shí)際應(yīng)

4、用中具有很大的優(yōu)勢(shì)。
　?。?）制備了β-殼聚糖調(diào)控的納米鈣磷石，并考察了其除氟性能。以氯化鈣、磷酸二氫鈉作為前驅(qū)體，添加β-殼聚糖大分子進(jìn)行調(diào)控，通過(guò)化學(xué)沉淀法制得β-殼聚糖/鈣磷石納米復(fù)合物脫氟材料。XRD、TEM、SEM等表征結(jié)果顯示本研究所制得復(fù)合物主要成分為透鈣磷石（Brushite）與三斜磷鈣石（Monetite），主要由大小為100 nm左右的花瓣?duì)畋∑M成。脫氟性能測(cè)試結(jié)果表明使用0.01 wt%β-殼聚糖作為調(diào)控

5、劑制得的納米鈣磷石復(fù)合物脫氟性能較優(yōu)：其對(duì)濃度為10~50 mg/L、體積為20 mL的含氟水去除率在吸附2 h后可達(dá)99.3%，由Langmuir方程擬合得吸附飽和量qm為123.67 mg/g。同時(shí)，含氟水的pH值變化對(duì)吸附影響較??；常見(jiàn)陰離子對(duì)其吸附效果幾乎沒(méi)有影響。
　　殼聚糖可以誘導(dǎo)納米鈣磷石形貌調(diào)控，不同類型的殼聚糖可以調(diào)控出不同形貌的鈣磷石。α-殼聚糖可以調(diào)控出納米花瓣?duì)钼}磷石，β-殼聚糖可以調(diào)控出透鈣磷石和三斜磷鈣