由于地下水中的氟離子濃度超標(biāo)對(duì)人體的健康造成極大傷害,世界上數(shù)百萬(wàn)人因?yàn)榉卸径纯嚯y當(dāng)。新疆部分地區(qū)也存在地下水氟含量超標(biāo)的問(wèn)題,嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)鼐用竦陌踩盟�。在各種除氟的技術(shù)中,由于吸附法的成本低,操作簡(jiǎn)捷而廣泛使用。然而傳統(tǒng)的吸附劑受pH干擾較多,吸附容量低等問(wèn)題極大地減少了除氟效率。針對(duì)地下水中過(guò)量的氟離子的去除問(wèn)題刻不容緩,同時(shí)研究出效率高,成本低的除氟吸附劑對(duì)去除地下水中超標(biāo)的氟離子具有重大意義�；谝陨现T多問(wèn)題,本文旨在探索納米材料的制備并于模擬水中除去氟化物。探究在復(fù)雜的模擬水環(huán)境中納米材料的除氟作用,此外對(duì)其除氟機(jī)制進(jìn)行探究。本論文具體的研究結(jié)果如下:(1)通過(guò)濕浸漬法制備了介孔氧化鈣空心球(Mesoporous Hollow CaO Spheres,MHS-CaO),并對(duì)模擬水中的氟離子進(jìn)行了吸附研究。對(duì)MHS-CaO的構(gòu)成與表面形貌及其對(duì)F~-的去除作用進(jìn)行了探究,考察了不同投加量、反應(yīng)時(shí)間、pH的情況下對(duì)吸附效率的影響,并且對(duì)MHS-CaO的除氟機(jī)理進(jìn)行了重點(diǎn)考察。批量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在pH為3-11的范圍內(nèi)最佳反應(yīng)pH值為3,MHS-CaO吸附氟離子的過(guò)程符合Langmuir與擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,具有很高的氟離子吸附量,擬合得出的最大吸附容量(q_m)為181.96 mg/g。并且該吸附氟離子的反應(yīng)主要由多個(gè)步驟決定,熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)該反應(yīng)過(guò)程為自發(fā)吸熱的。共存離子干擾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示,三種不同濃度的干擾陰離子的存在對(duì)模擬水中MHS-CaO去除氟化物的效果幾無(wú)負(fù)面作用,除氟率均在90%以上。由MHS-CaO對(duì)氟離子的吸附機(jī)理可知,MHS-CaO在水中生成Ca(OH)_2,通過(guò)與F~-發(fā)生離子交換產(chǎn)生CaF_2來(lái)去除過(guò)量的氟化物。(2)成功獲得改性納米材料,即生物炭負(fù)載納米零價(jià)鐵(Biochar-Loaded Nano Zero-Valent Iron,BC-nZVI),并對(duì)模擬水中的F~-進(jìn)行了吸附作用的研究。對(duì)BC-nZVI的組成與表面形貌及其除氟性能進(jìn)行了探索,探究了不同投加量、反應(yīng)時(shí)間、pH的情況下對(duì)除氟效率的影響,并且對(duì)BC-nZVI的除氟機(jī)理進(jìn)行了重點(diǎn)考察。批量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在pH為5-10的范圍內(nèi)最佳反應(yīng)pH值為6,BC-nZVI吸附氟離子的過(guò)程合乎Langmuir模型與擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,具有較高的氟離子吸附量,擬合得出的最大吸附容量(q_m)為56.82 mg/g。并且吸附氟離子的反應(yīng)主要由多個(gè)步驟決定,熱力學(xué)研究表明該吸附過(guò)程是自發(fā)吸熱反應(yīng)。對(duì)BC-nZVI去除氟離子的吸附機(jī)理探究可知,BC-nZVI的零價(jià)鐵在水中經(jīng)與氧氣反應(yīng)生成水合氧化鐵,該水合氧化鐵上的OH~-和氟離子產(chǎn)生離子交換,生成沉淀從而去除溶液中的氟離子。(3)對(duì)MHS-CaO和BC-nZVI兩種吸附材料串聯(lián),進(jìn)行除氟的連續(xù)流實(shí)驗(yàn)。通過(guò)對(duì)進(jìn)水流量,溫度及pH三個(gè)因素對(duì)該連續(xù)流裝置進(jìn)行了考察,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)進(jìn)水流量為25.8 mL/h,溫度25℃,pH為8時(shí),最終出水的F~-濃度最小(為1 mg/L以下),可以達(dá)到安全飲用水標(biāo)準(zhǔn)。吸附劑MHS-CaO和BC-nZVI對(duì)含氟水的去除均有優(yōu)異效果,與傳統(tǒng)的除氟劑相比,具有效率高,反應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)本論文的相關(guān)研究為地下水除氟技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用提供了理論支持和技術(shù)指導(dǎo)。
【學(xué)位單位】：石河子大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TB383.1;O647.3;X523
【部分圖文】：

氟離子標(biāo)準(zhǔn)曲線

MHS-CaO的XRD圖

MHS-CaO的N2吸脫附曲線

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張?zhí)旖?;活性炭在我國(guó)飲用水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];生物質(zhì)化學(xué)工程;2009年02期

2 葉含春,陳國(guó)新;阿克蘇地區(qū)地下水資源及其合理開(kāi)發(fā)利用[J];塔里木農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào);2000年03期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 高姍;納米羥基磷灰石處理含氟廢水的研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2813470