地下水中的氟化物污染會導致某些疾病,過量攝取氟化物會引起牙齒和骨骼類疾病。世界衛(wèi)生組織嚴格規(guī)定飲用水中所允許的最高氟含量為1.5mg/L。由于簡易性和選擇性,吸附法已被認為是一種較有前景的除氟技術。但是,目前世界范圍內地下水中氟污染問題的嚴重性導致對高效吸附劑的需求迫切增加。鑭是一種廣泛使用的對氟具有高親和力的稀土金屬之一。同時,廢棄骨料垃圾的任意填埋會對環(huán)境造成嚴重的污染。為了實現(xiàn)骨頭廢物回收利用并提高其除氟效率,本研究合成了一種鑭改性廢棄動物骨粉(LBW)復合材料并進行了批實驗研究以期實現(xiàn)地下水中氟離子的高效去除。主要結論如下:(1)通過SEM、BET、XRD、FTIR和XPS等檢測方法對LBW復合材料進行表征分析。SEM及BET測試發(fā)現(xiàn)鑭改性廢棄動物骨粉后會增加骨粉的多孔結構,增大其表面積。XRD測試證明了LBW復合材料中La_2O_3和La(OH)_3晶體的存在,并且微量的La就已經(jīng)會對氟離子有較好的親和力。FTIR光譜證明了LBW上有大量-OH官能團,這些官能團會與氟離子發(fā)生離子交換從而達到除氟的效果。O 1s和La 3d的高分辨XPS譜圖顯示,氟離子吸附后,羥基(-OH)含量減少,La 3d峰向高結合能側移動。(2)LBW復合材料具有較高的零點電位,當pH=11.4時,其表面電位為零。當溶液初始pH值在2.5 10的范圍時,LBW復合材料對溶液的pH值具有良好的緩沖性能;幾種常見的共存含氧陰離子在0 100 mg/L范圍內對F~ 去除幾乎沒有任何不利影響,復合材料LBW可進行再生后多次循環(huán)利用。(3)本研究中氟離子吸附反應是典型的化學吸附過程,該過程遵循PSO及F-L PSO動力學模型。FVER模型證明吸附劑在氟離子吸附初期具有較大的平衡表面覆蓋度。等溫線研究發(fā)現(xiàn)該反應更符合Langmuir等溫吸附模型,表明LBW吸附劑去除氟離子的過程是結構均勻表面上的單層吸附反應。(4)本研究中氟離子被吸附的過程主要是通過LBW吸附劑表面帶有的正電通過靜電吸附作用和F~-與OH~-之間的離子交換作用實現(xiàn)的。本研究采用生活中的多孔含鈣廢棄動物骨料進行簡單的預處理后作為載體,廉價易得,并且降低了生物質廢料對環(huán)境造成的二次污染,實現(xiàn)了資源化的再利用。首次利用多價稀土金屬鑭進行負載改性,在保持鑭較高表面活性的同時,提高了廢棄動物骨粉的吸附量,復合材料具有協(xié)同效應,且富含羥基、羰基等官能團,使改性骨粉的吸附能力得到有效提升,為地下水中氟污染的實際工程應用提供一種有前景的方法。
【學位單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU991.266
【部分圖文】：

圖 2-1 LBW 復合材料的制備工藝流程圖2.1.4 檢測方法本研究檢測方法根據(jù)《水質氟離子的測定離子選擇電極法》（GB7484-87）（中華人民共和國環(huán)境保護局，1987）。（1） 標準曲線的測定本實驗所有溶液除另有說明外，所用水均為去離子水。測定標準曲線所需溶液的配制如下：①鹽酸（HCl）：1mol/L，分析純；②總離子強度緩沖液（TISAB）：稱取 58.8g 二水檸檬酸鈉和 85g 硝酸鈉，加水溶解，用鹽酸調節(jié) pH 至 5 6，轉入 1000mL 容量瓶中，稀釋至標線，搖勻；③氟離子標準儲備溶液：稱取 0.2210g 基準氟化鈉（NaF）（預先于 105 110℃干燥 2h，或者于 500 650℃干燥約 40min，冷卻），用水溶解后轉入 1000mL 容量瓶中，稀釋至標線，搖勻。貯存在聚乙烯瓶中。此溶液每毫升含氟離子 0.1mg；

離子水稀釋定容至標線，搖勻，分別倒入 100mL 塑料燒杯中，每個燒杯中各入一個磁性攪拌子，按質量濃度由低到高的順序，依次插入電極，連續(xù)攪拌溶，當電位（E）穩(wěn)定時讀取。在每一次測量之前，都需用去離子水沖洗電極用濾紙吸干。測定完后以平衡電位 E 為縱坐標，氟標液中的 F 濃度為橫坐標， Origin 9.0 中繪制標準曲線，圖 2-2 為 F 的標準曲線。

改性廢棄動物骨粉制備過程中的影響因素研究煅燒溫度對骨粉除氟性能的影響了檢驗廢棄動物骨粉預處理時煅燒溫度對吸附劑除氟效果的影初步預處理未煅燒骨粉作為參照，將不同煅燒溫度條件下（其中 200℃、300℃、400℃、500℃）制得的骨粉按照 10g/L 的投加子濃度為 10mg/L 的溶液中進行吸附實驗，在 pH=6 7 的條件下00rpm 的氣浴恒溫振蕩箱中反應達吸附平衡后，測定溶液中剩余驗結果如圖 2-3 所示。

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 成麗華;;深度處理工藝在城市污水處理廠設計中的選擇及應用[J];城市道橋與防洪;2012年07期

2 羅道成;汪威;安靜;;赤泥負載鑭新型吸附劑的制備及其除氟性能[J];礦業(yè)工程研究;2012年02期

3 戴U喣

本文編號：2826007