【摘要】：眾所周知，氟是人體健康不可缺少的元素，但過(guò)量的攝入氟能導(dǎo)致氟中毒。在眾多除氟技術(shù)中，吸附法一直被廣泛關(guān)注。雖然有些吸附劑具有良好的除氟性能，但它們主要作為粉末狀存在，大大限制了在實(shí)踐中的應(yīng)用。為了克服這些缺點(diǎn)，，本論文研究一種以天然菱鐵礦為骨架的新型顆粒狀除氟吸附劑。 本文研制了硫酸鋁和鋁溶膠聯(lián)合改性天然菱鐵礦（AMNS）。通過(guò)批實(shí)驗(yàn)，探討了初始氟濃度、接觸時(shí)間、共存陰離子和溫度等因素對(duì)AMNS除氟性能的影響。AMNS的除氟容量是未改性天然菱鐵礦的7.5倍，吸附過(guò)程符合偽二級(jí)速率方程。AMNS吸附氟是自發(fā)吸熱反應(yīng)。HCO3-或PO43-對(duì)氟吸附有明顯的負(fù)面作用，而Cl-、SO42-和NO3-對(duì)氟吸附無(wú)顯著抑制作用。 通過(guò)優(yōu)化天然菱鐵礦、硫酸鋁和鋁溶膠的混合比、灼燒溫度和時(shí)間，進(jìn)一步優(yōu)化吸附劑的除氟性能，得到最優(yōu)除氟吸附劑（OMNS）。溶液pH值在3.5-10.0之間對(duì)氟去除率沒(méi)有明顯影響。動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明，氟離子吸附遵循二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。外擴(kuò)散和內(nèi)擴(kuò)散同時(shí)促進(jìn)了氟的吸附。柱實(shí)驗(yàn)表明，在進(jìn)水氟濃度和流量較高的情況下，吸附柱的除氟容量較低。通過(guò)X射線衍射研究表明，氟離子吸附主要是由于改性材料中赤鐵礦和γ-氧化鋁的形成。 此外，研制了硫酸鋁、膨潤(rùn)土和可溶性淀粉聯(lián)合改性天然菱鐵礦（ABS-NS），并表征了其除氟性能。溶液pH值在5-7之間時(shí)，保持比較高的除氟容量。吸附過(guò)程符合二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，內(nèi)擴(kuò)散不是控制吸附速率的決定性因素。熱力學(xué)數(shù)據(jù)表明，氟的吸附是自發(fā)吸熱反應(yīng)。陰離子在溶液中與氟離子共存時(shí),對(duì)ABS-NS吸附氟的影響程度依次為PO43- HCO3- SO42- Cl- NO3-；As(V)、Ca2+和Mg2+的存在，對(duì)氟離子的吸附起促進(jìn)作用。 選取昌平小湯山苗圃高氟地下水為原水，利用灼燒-浸泡方法改性天然菱鐵礦（CS-NS）進(jìn)行中試除氟試驗(yàn)。結(jié)果表明，調(diào)節(jié)進(jìn)水pH能顯著提升CS-NS除氟容量。單柱運(yùn)行，調(diào)節(jié)進(jìn)水pH，合格出水量是未調(diào)節(jié)進(jìn)水pH時(shí)的6.5倍；雙柱串聯(lián)運(yùn)行，調(diào)節(jié)進(jìn)水pH，處理的合格水量是兩柱串聯(lián)未調(diào)節(jié)進(jìn)水pH時(shí)的6.7倍。吸附柱再生三次后，吸附柱仍有較高的除氟性能。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X523

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2660290