稻壳基活性炭脱氟剂的动态吸附性能研究

摘要

氟在自然界的分布十分广泛，同时也是人体生理活动中必不可少的微量元素之一。少量的氟有助于骨骼，特别是牙齿的健康成长，提高牙齿珐琅质对细菌酸性腐蚀的抵抗力，有效预防龋齿的发生；同时，氟对骨骼的健康，尤其是预防骨质疏松症有明显的帮助。但过量的氟也会影响人体健康，导致氟斑牙等疾病的发生。中国是全世界受区域性氟中毒危害最严重的国家之一，目前仍有数千万人引用高氟水，严重威胁了人体的健康。针对这一严峻的现象，国内外加强了对含氟废水处理的研究，其处理方法主要包括：沉淀法，离子交换法，吸附法，反渗透法等。其中吸附法以其操作简单，效果稳定，成本低廉的优势被广泛应用。
　　本文在遵循“以废治污”的基本理念下，通过NaOH干法活化法制备了表面性能良好、廉价易得的稻壳基活性炭，并通过负载MgO，Pullulan多糖进行改性，制备出MgOPC复合吸附剂。并采用固定床做为反应器，研究了MgOPC吸附剂的动态吸附性能。
　　为确定在固定床反应器中的最佳脱氟条件，需探究脱氟性能在不同运行参数及环境条件下的差异，实验运用了Thomas及Yan模型数学拟合了固定床反应器的穿透曲线（BTC）。研究表明：吸附性能受多种因素的影响，在吸附床层质量较高，流速较低的情况下，脱氟效果良好；吸附剂对初始浓度，环境温度，pH的适应能力强；干扰离子中，除HCO3-外，Cl-、SO42-、NO3-对F-的吸附不仅不存在竞争关系，还有一定的促进作用。
　　本文还探讨了MgOPC的再生性，结果表明：热再生是吸附剂再生的最佳方法，其他单一的再生方式对吸附剂的再生效果不明显，酸洗-热再生和碱洗-热再生也能达到很好的再生效果。
　　总之，MgOPC吸附剂降低了原料成本，吸附性能良好，且具有良好的环境适应能力和对共存离子的抗干扰能力，无二次污染，是一种理想的脱氟剂，有很好的实际应用前景。

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1 绪论

1.1 稻壳基活性炭及负载

1.2 水体中的氟及脱氟

1.3 含氟废水处理方法的国内外研究现状

1.4 复合脱氟剂的研究现状

1.5 活性炭吸附剂再生方法的研究

1.6 课题的研究目的及内容

2 试验材料和方法

2.1 试验材料及仪器

2.2 复合脱氟剂的制备

2.3 模拟含氟废水的配制

2.4 氟的分析方法

3 反应器及流程设计

3.1 反应器类型

3.2 反应器的设计

3.3 反应流程的设计

4 吸附模型的建立

4.1 Thomas模型

4.2 Yan模型

4.3 实验指标

5 MgOPC吸附性能的研究

5.1 运行参数对吸附性能的影响

5.2 环境条件对吸附性能的影响

5.3 本章小结

6 MgOPC的稳定性及再生研究

6.1 MgOPC的稳定性研究

6.2 MgOPC的再生研究

6.3 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

致谢

参考文献