由于地下水中的氟離子濃度超標對人體的健康造成極大傷害,世界上數(shù)百萬人因為氟中毒而痛苦難當。新疆部分地區(qū)也存在地下水氟含量超標的問題,嚴重影響當?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,吸附容量低等問題極大地減少了除氟效率。針對地下水中過量的氟離子的去除問題刻不容緩,同時研究出效率高,成本低的除氟吸附劑對去除地下水中超標的氟離子具有重大意義。基于以上諸多問題,本文旨在探索納米材料的制備并于模擬水中除去氟化物。探究在復雜的模擬水環(huán)境中納米材料的除氟作用,此外對其除氟機制進行探究。本論文具體的研究結(jié)果如下:(1)通過濕浸漬法制備了介孔氧化鈣空心球(Mesoporous Hollow CaO Spheres,MHS-CaO),并對模擬水中的氟離子進行了吸附研究。對MHS-CaO的構(gòu)成與表面形貌及其對F~-的去除作用進行了探究,考察了不同投加量、反應時間、pH的情況下對吸附效率的影響,并且對MHS-CaO的除氟機理進行了重點考察。批量實驗結(jié)果表明,在pH為3-11的范圍內(nèi)最佳反應pH值為3,MHS-CaO吸附氟離子的過程符合Langmuir與擬二級動力學模型,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主要由多個步驟決定,熱力學實驗證實該反應過程為自發(fā)吸熱的。共存離子干擾實驗數(shù)據(jù)顯示,三種不同濃度的干擾陰離子的存在對模擬水中MHS-CaO去除氟化物的效果幾無負面作用,除氟率均在90%以上。由MHS-CaO對氟離子的吸附機理可知,MHS-CaO在水中生成Ca(OH)_2,通過與F~-發(fā)生離子交換產(chǎn)生CaF_2來去除過量的氟化物。(2)成功獲得改性納米材料,即生物炭負載納米零價鐵(Biochar-Loaded Nano Zero-Valent Iron,BC-nZVI),并對模擬水中的F~-進行了吸附作用的研究。對BC-nZVI的組成與表面形貌及其除氟性能進行了探索,探究了不同投加量、反應時間、pH的情況下對除氟效率的影響,并且對BC-nZVI的除氟機理進行了重點考察。批量實驗結(jié)果表明,在pH為5-10的范圍內(nèi)最佳反應pH值為6,BC-nZVI吸附氟離子的過程合乎Langmuir模型與擬二級動力學模型,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主要由多個步驟決定,熱力學研究表明該吸附過程是自發(fā)吸熱反應。對BC-nZVI去除氟離子的吸附機理探究可知,BC-nZVI的零價鐵在水中經(jīng)與氧氣反應生成水合氧化鐵,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MHS-CaO和BC-nZVI兩種吸附材料串聯(lián),進行除氟的連續(xù)流實驗。通過對進水流量,溫度及pH三個因素對該連續(xù)流裝置進行了考察,實驗結(jié)果表明,當進水流量為25.8 mL/h,溫度25℃,pH為8時,最終出水的F~-濃度最小(為1 mg/L以下),可以達到安全飲用水標準。吸附劑MHS-CaO和BC-nZVI對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,反應快的優(yōu)點。同時本論文的相關(guān)研究為地下水除氟技術(shù)的實際應用提供了理論支持和技術(shù)指導。
【學位單位】：石河子大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TB383.1;O647.3;X523
【部分圖文】：

氟離子標準曲線

MHS-CaO的XRD圖

MHS-CaO的N2吸脫附曲線

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 張?zhí)旖?;活性炭在我國飲用水處理中的應用研究進展[J];生物質(zhì)化學工程;2009年02期

2 葉含春,陳國新;阿克蘇地區(qū)地下水資源及其合理開發(fā)利用[J];塔里木農(nóng)墾大學學報;2000年03期

相關(guān)碩士學位論文 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;2009年

本文編號：2813470