固体核磁共振研究凹凸棒石吸附氟的分子地球化学机制

摘要

饮用水中的氟污染物被认为是目前威胁人类健康的主要问题之一.本研究分别考查了反应时间，溶液pH，初始F离子浓度对凹凸棒石吸附氟效果的影响。研究发现，凹凸棒石与F(0.5mmol/L，pH6)反应迅速，4h达到65%以上，pH4~pH6吸附量缓慢减少，但是当pH≥7时，吸附量明显减少。凹凸棒石吸附F符合Langmuir等温线模型，且理论最大吸附量为3mg/g。本研究还考察了焙烧温度对凹凸棒石吸附F效果的影响。结果表明，焙烧能够大幅提升凹凸棒石对F的吸附性能，在pH≥7条件下尤为明显，在pH8条件下200°C焙烧后的凹凸棒石吸附率能够达到40%以上，是原始凹凸棒石吸附量的4~5倍。由于常见的除氟剂(活性氧化铝)在碱性条件下(pH≥9)的吸附效果并不理想，本研究发现200°C焙烧后的凹凸棒石对F的吸附量明显高于活性氧化铝，因此凹凸棒石在处理碱性含氟水中有望代替传统的吸附材料。