本文關(guān)鍵詞：環(huán)境納米材料的設(shè)計、制備及其對水中氟的去除性能研究

  更多相關(guān)文章： 氟 硫酸根 羥基磷灰石 鈰/鋯氧化物 海藻酸鈣

【摘要】：飲用水中的氟污染因其嚴重危害人體健康已經(jīng)成為一個世界廣泛關(guān)注的重大問題。在各種除氟方法中,吸附法被認為是一種低成本,具有靈活性,且易于設(shè)計及操作的除氟方法。然而傳統(tǒng)的吸附劑存在的一些問題將會直接影響其除氟效率,如pH適用范圍窄,選擇性差,吸附容量低等。納米吸附劑因其高比表面積及高的活性位點密度通常具有很好的除氟效果。然而,納米尺寸的吸附劑通常存在除氟過程中難以固定,分離,循環(huán)等問題。為了即保持納米材料優(yōu)異的除氟性能又解決其在使用上的局限性,最好是使用一種微納分級結(jié)構(gòu)的吸附材料,或者是將納米材料負載于特殊的載體上制備出工程化材料。除此之外,最近還有文獻表明,吸附劑表面的硫酸根基團和羥基一樣都可以作用于氟離子的吸附過程中。因此,硫酸根離子摻雜也是一種優(yōu)化吸附劑除氟性能的一種方法。本文重點論述了環(huán)境納米材料的制備,以及其在水中除氟性能的研究。具體內(nèi)容如下：(1)制備出了硫酸根離子摻雜的羥基磷灰石微米空心球材料,并將應(yīng)用于水中氟離子的去除。其吸附性能通過一系列的吸附實驗研究得出。在25℃的中性條件下,初始氟離子濃度為100 mg L-1,這種硫酸根離子摻雜的羥基磷灰石材料的氟吸附容量為28.3 mg g-1,這比之前報道的其他羥基磷灰石類吸附劑都高。吸附等溫線的研究表明Freundlich模型比Langmuir模型擬合效果更好。動力學(xué)模型中,其吸附更加符合pseudo-second-order動力學(xué)模型。而且硫酸根離子摻雜的羥基磷灰石材料在非常寬的pH范圍內(nèi)(3.0-10.0)都有非常好的吸附效果。吸附機理的研究發(fā)現(xiàn)材料表面的硫酸根離子和羥基基團一樣都可以作用于氟離子的吸附,這些離子協(xié)同增強水中氟離子的吸附。(2)通過溶膠凝膠法制備出多孔鈰/鋯氧化物納米球負載海藻酸鈣毫米小球。并且系統(tǒng)地測定了其除氟性能,其中包括靜態(tài)吸附及動態(tài)吸附。多孔鈰/鋯氧化物納米球負載海藻酸鈣毫米小球的氟吸附動力學(xué)符合pseudo-second-order動力學(xué)模型。吸附等溫線依據(jù)初始氟濃度可明顯的分為兩個趨勢不同的部分,且中性條件下的Langmuir-Freundlich模型最大吸附容量為137.6 mg g-1。這種特殊的吸附等溫線是由不同的氟濃度下吸附機理的不同導(dǎo)致的,并且可以通過FTIR及XPS進行表征證實。柱床過濾實驗的結(jié)果也表明這種多孔鈰/鋯氧化物納米球負載海藻酸鈣小球在動態(tài)持續(xù)過濾中也有很好的除氟效果。
【關(guān)鍵詞】：氟 硫酸根 羥基磷灰石 鈰/鋯氧化物 海藻酸鈣
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O647.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-25
• 1.1 引言11-12
• 1.2 高氟水的分布及危害12-14
• 1.2.1 氟的性質(zhì)12
• 1.2.2 氟污染的來源12-13
• 1.2.3 氟污染的分布13
• 1.2.4 氟污染與人體健康13-14
• 1.3 常用的除氟方法14-18
• 1.3.1 電凝聚法14
• 1.3.2 離子交換法14-15
• 1.3.3 化學(xué)沉淀法15
• 1.3.4 膜過濾15-16
• 1.3.5 吸附法16-18
• 1.4 納米技術(shù)去除水中氟離子的研究進展18-19
• 1.4.1 應(yīng)用納米技術(shù)去除水中氟離子18
• 1.4.2 納米材料在除氟方面的不足18-19
• 1.5 本文研究目的與意義19-20
• 參考文獻20-25
• 第二章 硫酸根離子摻雜海膽狀羥基磷灰石空心球?qū)λ蟹x子吸附性能的研究25-45
• 2.1 引言25-26
• 2.2 材料制備26-28
• 2.2.1 主要化學(xué)試劑及規(guī)格26
• 2.2.2 材料的制備26-27
• 2.2.3 樣品表征27
• 2.2.4 吸附實驗27-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-39
• 2.3.1 材料的表征28-31
• 2.3.2 等溫吸附31-33
• 2.3.3 吸附動力學(xué)33-34
• 2.3.4 pH對吸附的影響34-35
• 2.3.5 共存離子對吸附的影響35-36
• 2.3.6 吸附機理36-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 參考文獻41-45
• 第三章 Ce-Zr氧化物納米粒子負載海藻酸鈣微球去除水中氟離子性能及機理研究45-67
• 3.1 引言45-46
• 3.2 材料制備46-48
• 3.2.1 主要化學(xué)試劑及規(guī)格46
• 3.2.2 Ce-Zr氧化物納米球的制備46-47
• 3.2.3 Ce-Zr氧化物納米球負載海藻酸鈣小球的制備47
• 3.2.4 樣品表征47
• 3.2.5 靜態(tài)吸附實驗47-48
• 3.2.6 動態(tài)過濾實驗48
• 3.3 結(jié)果與討論48-61
• 3.3.1 材料的表征48-50
• 3.3.2 溶液pH對氟離子吸附的影響50-51
• 3.3.3 共存離子對氟離子吸附的影響51-52
• 3.3.4 吸附動力學(xué)52-54
• 3.3.5 吸附等溫線54-57
• 3.3.6 吸附機理的研究57-60
• 3.3.7 過濾實驗60
• 3.3.8 再生實驗60-61
• 3.3.9 成本分析61
• 3.4 本章小結(jié)61-63
• 參考文獻63-67
• 第四章 總結(jié)與展望67-71
• 4.1 本文主要結(jié)論67-68
• 4.2 本文主要貢獻及創(chuàng)新點68
• 4.3 展望68-71
• 致謝71-73
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的其他研究成果73

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