载镧活性炭和载镧纤维材料的除氟性能研究

摘要

人体内有许多必需的微量元素,氟就是其中之一。适量的氟对人体的牙齿和骨骼发育及健康有重要的作用,但一旦饮用水中的氟离子含量超过了国家标准,就会造成氟斑牙和氟骨症,症状严重者会引起身体疼痛、关节僵直、骨骼变形、行动困难,甚至于瘫痪。如今世界上正在遭受不同程度高氟水侵害的有20多个国家,我国的情况也不容乐观,饮用高氟水的人口数目甚至达到了2.6亿。这个问题已经是公认的世界性饮水安全问题,受到了人们广泛的关注。因此致力于饮用水的除氟研究,探索经济高效的除氟技术和材料,能有效把高氟水问题解决掉是迫在眉睫的。
　　 对于高氟水的处理技术,目前国内外运用较多的方法主要有:电吸附法、沉淀法、电凝聚法、膜分离法、电渗析法、冷冻分凝法、吸附法、共蒸馏法等,其中在饮用水除氟中,运用比较广泛的主要以吸附法和沉淀法为主。吸附法的特点是操作简单,另外一般的吸附剂也比较经济实惠,适合推广使用:沉淀法分为化学沉淀和混凝沉淀,一般用于水体除氟的预处理过程。吸附法这种技术的核心就是吸附剂,为了适合推广使用,尤其是受高氟水危害较重的偏远地区,使除氟成本尽可能低廉,研制探索高效、经济、新型的除氟材料是许多业内人士的研究方向和重点。本文通过对两种不同材料的表面改性研制开发出了不同的两种新型除氟吸附剂。
　　 本文通过负载镧改性,制备出的一种载镧活性炭吸附材料。采用静态吸附试验研究了该材料对水中氟离子的吸附行为。研究结果表明,该载镧活性炭吸附材料对氟离子的去除率最高可达到96％以上,较低的pH值有利于吸附,吸附行为符合Langmuir型吸附等温式,最大吸附容量为20.4mg/g。
　　 将稀土元素镧离子负载于偕胺肟基纤维上制备成载镧偕胺肟基纤维吸附剂,探讨该纤维吸附剂对水溶液中氟离子的吸附性能。研究结果表明:吸附最佳pH范围为5-7,在较宽的范围4-10之间也能显示出较高的除氟率;其吸附等温线符合Langmuir方程,最大吸附容量为40.1mg·g-1;吸附动力学可用拟二级速率方程描述。