Адсорбция фтора из растворов с высокой концентрацией диатомитом, модифицированным алюмосиликатом. Часть 1. Равновесие адсорбции

摘要

Исследован адсорбционный потенциал природного (Д1) и модифицированного структурнохимическим способом диатомита (ДМА) для удаления ионов фтора из растворов с высокой концентрацией (до 0,3 моль/л) в статических условиях при комнатной температуре. Изучено влияние различных параметров: pH раствора, исходной концентрации фтора, массы сорбента, плотности поверхностного заряда частиц для определения адсорбционных свойств ДМА при различных условиях процесса. Показано, что pH раствора играет решающую роль в удалении фтора из раствора. Эффективное удаление фтора происходит при pH 4,5-5,5. В равновесных условиях при насыщении поверхности ДМА ионами фтора его адсорбционная емкость достигает 1160 мг F/г сорбента для исходной концентрации фтора в воде 0,035 моль/л, что в 5,5 раза больше, чем немодифицированного Д1. Получены изотермы адсорбции F диатомита ДМА; равновесные данные адсорбции промоделированы с помощью двухступенчатой модели Ленгмюра и достигнута хорошая сходимость экспериментальных результатов адсорбции F с расчетным: коэффициент корреляции R~2 для образца Д1 равен 0,9952, а для ДМА - 0,9687. Рассмотрен механизм адсорбции F. Рентгенофазовым и химическим анализами, FTIR- спектроскогией, данными потенциометрического титрования и опытами по адсорбции-десорбции установлено, что в системе диатомит - NaF-H_2O происходит как физическая адсорбция, ионный обмен, так и химическое связывание ионов фтора с активными центрами поверхности сорбентов - образование труднорастворимых соединений фтора с Al на ДМА и Ca на Д1 (AlF_3, Na_3AlF_6, CaF_2,).