改性活性炭對水溶液中氟離子的吸附性能

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1、第34卷第1期武漢工程大學(xué)學(xué)報Vol．34No．12012年1月J．WuhanInst．Tech．Jan．2012文章編號:1674-2869(2012)1-0043-05改性活性炭對水溶液中氟離子的吸附性能122賀志麗，賀志霞，陳瑞琴(1．武漢理工大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，湖北武漢430070;2．青州市市立醫(yī)院，山東青州，262500)摘要:選用氧化鎂改性活性炭(MgO－AC)為新型吸附劑，用于去除水溶液中的氟離子．系統(tǒng)地研究了反應(yīng)時間、吸附劑最佳投加量、pH、溫度等因素對吸附劑除氟性能的影響情況．反應(yīng)系統(tǒng)達(dá)到吸附平衡的時間為180min．吸附劑最佳投加量為2．

2、8g/L．pH值是影響吸附過程的重要因素之一，本研究最佳反應(yīng)pH范圍為6．0～8．0．吸附等溫線研究發(fā)現(xiàn)MgO－AC除氟劑吸附等溫線方程均符合Langmuir吸附等溫線模型，且吸附量隨著溫度的升高而升高．吸附動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)動力學(xué)數(shù)據(jù)較好的的符合偽二級動力學(xué)模型．本研究對MgO－AC除氟的機(jī)理進(jìn)行了初步探討．廉價以及較高的吸附性能等優(yōu)點(diǎn)表明MgO－AC是一種有實(shí)際應(yīng)用潛力除氟材料．關(guān)鍵詞:吸附;氟離子;氧化鎂;活性炭中圖分類號:X142;X506文獻(xiàn)標(biāo)識碼:Adoi:10．3969/j．issn．1674-2869．2012．1．009NaF配制，實(shí)驗(yàn)用水為去離子水

3、．活性炭基質(zhì)為無0引言煙煤，使用前用0．1M的HCl溶液進(jìn)行酸洗脫礦預(yù)氟是人體和動物必須的微量元素之一．適量處理．氟的攝入，可以有效減少齲齒等骨骼疾病的發(fā)生．1．2實(shí)驗(yàn)方法但長期飲用高含氟水，可造成牙齒脫落、骨質(zhì)疏1．2．1吸附劑的制備稱取一定質(zhì)量的MgCl2·［1］松、關(guān)節(jié)僵硬，甚至癱瘓等疾病的發(fā)生．因此，對6H2O，配制0．3M的MgCl2溶液備用．將預(yù)處理的活水溶液中的氟離子濃度必須控制在一定濃度范圍性炭與配制好的MgCl2溶液按質(zhì)量(g)與體積之內(nèi)．在中國，飲用水中氟離子濃度的安全界定范(mL)比為1∶30的比例混合，于30°C下震蕩10h圍為不高于1．0

4、mg/L．后靜置20h;將上述混合液離心、分離、烘干后浸［2－6］在眾多的除氟方法中，吸附法因操作簡泡于1M的NaOH溶液中24h，然后離心洗滌至單、實(shí)施方便、原材料范圍廣而成為應(yīng)用最廣、研中性，烘干得前驅(qū)物;將得到的前驅(qū)物按固液比究較多的除氟方法．1∶4的比例浸泡于3M的ZnCl2活化液中不少于鎂氧化合物對無機(jī)離子具有良好的吸附性8h，之后洗滌至無氯離子，最后于120℃;下烘干能，且具有無毒性、和低溶出率等特性，在去除水制得活性炭負(fù)載氧化鎂(MgO－AC)除氟劑．［7－8］中的有害物質(zhì)的同時還不會造成二次污染．1．2．2分析方法采用JSM－5610LV型環(huán)境活性

5、炭作為一種具有顯著吸附性能，巨大比表面掃描電鏡對活性炭負(fù)載氧化鎂前后樣品進(jìn)行表面積，發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定化學(xué)性質(zhì)的吸附材料形態(tài)分析．－廣泛應(yīng)用在給水處理技術(shù)中．直接采用活性炭吸F檢測方法采用離子選擇電極法(GB7484－［9］附除氟，其效果并不顯著．本研究結(jié)合兩者的優(yōu)87)法．定量分取一定濃度的NaF溶液于聚乙烯燒點(diǎn)，將氧化鎂負(fù)載到活性炭表面，研究其對水體中杯中，加入一定量MgO－AC，攪拌，使吸附充分反氟離子的去除性能．應(yīng)后，離心分離，取上清液，用鹽酸或乙酸鈉調(diào)節(jié)溶液至中性，加入10mLTISABⅠ(總離子強(qiáng)度調(diào)1實(shí)驗(yàn)節(jié)緩沖溶液)，攪拌均勻，測定電位值，計(jì)算水中

6、－－1．1材料F的殘留量，換算成吸附劑的吸附量或者F的去－所采用的實(shí)驗(yàn)藥劑均為分析純，F(xiàn)儲備液由除率．改變實(shí)驗(yàn)條件，按照上述方法測定不同實(shí)驗(yàn)收稿日期:2011-09-07作者簡介:賀志麗(1980－)，女，山東濰坊人，博士研究生．研究方向:環(huán)保材料及其在水污染控制中的應(yīng)用．44武漢工程大學(xué)學(xué)報第34卷?xiàng)l件對吸附量或去除率的影響狀況．second－ordermodel)來描述和分析溶液中的動力［10－12］學(xué)過程．2結(jié)果與討論［10］偽一級動力學(xué)模型方程為:2．1SEM分析ln(qe－qt)=lnqe－klt(1)圖1是活性炭負(fù)載氧化鎂前后SEM照片，可式(1)中:

7、qt為t時吸附量(mg/g)，qe為平衡以看出，負(fù)載前后活性炭表面形貌發(fā)生明顯變化．時吸附量(mg/g)，t為吸附時間(min)，k1為一級負(fù)載后，活性炭表面出現(xiàn)了很多白色顆粒，它們是吸附速率常數(shù)(1/min)．［11－12］鎂化合物的顆粒，表明氧化鎂成功的負(fù)載到了活偽二級動力學(xué)模型方程為:性炭表面．負(fù)載后，活性碳孔道逐漸對外開放．可t1t=+(2)2見，氧化鎂的加入使活性炭炭表面形成更多的活qtk2qeqe性點(diǎn)，有助于活性炭孔結(jié)構(gòu)的發(fā)育，增大活性炭的式(2)中:qt為t時吸附量(mg/g)，qe為平衡比表面積，增強(qiáng)吸附劑吸附性能．時吸附量(mg/g)，t為吸附時

8、間(min