本文關(guān)鍵詞： 活性氧化鋁 改性 除氟 機(jī)理 再生　出處：《安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)》2014年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：氟是人體必須的微量元素,但攝入過量的氟時會嚴(yán)重影響人們的身體健康,因此,飲用水除氟引起了人們的廣泛關(guān)注�；钚匝趸X吸附法是目前較為常用的飲用水除氟方法。然而,活性氧化鋁存在吸附容量較低、吸附緩慢、反復(fù)再生后其吸附容量下降快以及出水會產(chǎn)生二次污染等問題。本文旨在對活性氧化鋁進(jìn)行改性篩選出最優(yōu)改性方法,提高活性氧化鋁的除氟吸附容量,并對改性活性氧化鋁的吸附性能、吸附機(jī)理以及再生方法進(jìn)行詳細(xì)的研究和探討。主要的研究結(jié)果如下：(1)采用酸、鹽(HCl、HNO3、H2SO4、FeCl3、FeSO4、AlCl3)直接浸泡法改性活性氧化鋁,考察了改性劑濃度、浸泡時間以及固液比對改性活性氧化鋁的除氟吸附容量的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上設(shè)計了各改性劑改性活性氧化鋁的3因素3水平正交試驗,最終篩選出各改性劑的最優(yōu)改性組合。為了進(jìn)一步提高活性氧化鋁的除氟吸附容量,降低吸附材料成本,設(shè)計了硫酸與氯化鐵、硫酸與硫酸亞鐵、硫酸與氯化鋁復(fù)合改性活性氧化鋁的6因素5水平正交試驗,得出的最優(yōu)改性組合：H2SO4-FeCl3-MGAA最優(yōu)改性條件組合為H2S04濃度0.01mol/L,浸泡時間120min,固液比為1：5,FeCl3濃度0.1%,浸泡時間180min,固液比為1：10；H2SO4-FeSO4-MGAA最優(yōu)改性條件組合為H2SO4濃度0.01mol/L,浸泡時間120min,固液比為1：5,FeSO4濃度0.5%,浸泡時間90min,固液比為1：15;H2SO4-AlCl3-MGAA最優(yōu)改性條件組合為H2SO4濃度0.05mol/L,浸泡時間30mmin,固液比為1：5,AlCl3濃度0.5%,浸泡時間60min,固液比為1：15。(2)通過對改性活性氧化鋁的除氟效果進(jìn)行比較得出,H2SO4-AlCl3-MGAA的除氟效果較其他改性方法表現(xiàn)出較大的優(yōu)勢,在原水氟濃度為20mg/L時,H2SO4-AlCl3-MGAA吸附達(dá)到平衡時出水氟離子濃度降為1.76mg/L,而相同條件下的GAA出水氟離子濃度為13.47mg/L。另外,用硫酸與氯化鋁溶液復(fù)合改性活性氧化鋁的出水沒有鋁離子溶出問題,且引入的其他離子沒有超過國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。(3)對H2SO4-AlCl3-MGAA吸附動力學(xué)研究結(jié)果表明,在吸附的最初4h,吸附容量的增大速度很快,吸附12h后,幾條吸附速率曲線均基本達(dá)到了吸附平衡,且隨著溫度的升高,吸附容量增大,吸附速率也相應(yīng)的增大。改性活性氧化鋁的吸附速率曲線更符合擬二級動力學(xué)方程。吸附等溫線研究表明,改性活性氧化鋁的吸附行為更符合Langmuir方程擬合,即吸附為單分子層吸附。且25℃下H2SO4-AlCl3-MGAA的qmax為7.39mg/g,而相同條件下GAA的qmax僅為1.21mg/g,改性活性氧化鋁的最大吸附容量是未改性的6.1倍。由熱力學(xué)參數(shù)計算可知,H2SO4-AlCl3-MGAA吸附氟離子是一個自發(fā)的熵增加的吸熱過程。(4)pH及共存陰離子對除氟效果都有顯著的影響,pH=6時,H2SO4-AlCl3-MGAA的除氟效果最好。原水pH=5-10時,改性活性氧化鋁均能保持較好的除氟效果,拓寬了活性氧化鋁的最佳pH范圍,且出水pH符合國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。競爭離子由弱到強(qiáng)的的影響順序為：NO3-Cl- SO42-H2PO4- HCO3- HPO42-。(5)除氟機(jī)理研究表明：H2SO4-AlCl3-MGAA吸附氟離子主要通過硫酸根離子、氯離子與氟離子發(fā)生離子交換作用。(6)對吸附飽和改性活性氧化鋁的再生過程研究表明：用0.5mol/L NaOH溶液按1：3的固液比浸泡解吸3h,然后用最佳條件的硫酸與氯化鋁活化吸附飽和的改性活性氧化鋁,經(jīng)五次再生循環(huán)后仍保持較高的吸附容量。
[Abstract]:The results are as follows : ( 1 ) The optimum modification conditions of active alumina are as follows : ( 1 ) The optimum modification conditions are as follows : ( 1 ) The optimum modification conditions are as follows : ( 1 ) The optimum modification conditions of active alumina are as follows : ( 1 ) The optimum modification conditions of active alumina are as follows : ( 1 ) The optimum modification conditions of active alumina are 0.01 mol / L , soaking time 120 min , solid - liquid ratio 1 : 5 , FeSO4 concentration 0.5 % , soaking time 90 min , solid - liquid ratio of 1 : 15 , H2SO4 - AlSO4 - MGAA optimal modification condition as H2SO4 concentration 0.05 mol / L , The results of adsorption isotherm show that the adsorption behavior of the modified active aluminum oxide is 1.76mg / L and the adsorption rate is 1.76mg / L . The adsorption rate curve of the modified active aluminum oxide is 1.21mg / g . The adsorption rate curve of the modified active alumina is 1 . 21 mg / g . The adsorption isotherm of the modified active alumina is better than that of the national drinking water standard . ( 5 ) The research on the mechanism of fluorine removal showed that the adsorption of fluoride ions by H2SO4 - Al _ 3 - MGAA was mainly effected by ion exchange of sulfate ions , chloride ions and fluoride ions . ( 6 ) The regeneration process of adsorption saturated modified activated alumina showed that the adsorption of saturated modified activated alumina was activated with 0.5 mol / L NaOH solution in a ratio of 1 : 3 , then the adsorption capacity was maintained after five regeneration cycles .

【學(xué)位授予單位】：安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU991.2

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張建鋒;張苑茹;王曉昌;;氧化錳涂層活性氧化鋁除氟性能研究[J];水處理技術(shù);2008年02期

2 黃明元,呂昌銀;鑭型陽離子交換樹脂用于飲水除氟的實驗研究[J];衛(wèi)生研究;2003年06期

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本文編號：1478869