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新型配体交换除氟剂制备及对高氟水除氟研究

张红

   氟是人体维持正常生理活动不可缺少的微量元素之一,适量的氟对人体健康大有裨益,但摄入过量的氟则会带来危害。在我国,地方性氟中毒以饮水型为主,尤其是西北干旱半干旱地区分布甚广。目前,全国饮用氟含量超标的饮用水的人口多达7000万,高氟水严重威胁着人体的健康。我国历来都很重视对含氟水的改良和处理,目前对含氟水的去除研究也较多,但都不同程度存在问题和缺陷。因此,探索经济、有效的深度除氟材料和工艺,对高氟饮用水处理是一项很有价值的课题。 通过对已有除氟方法和工艺有关文献和资料的查阅研究,本文旨在合成具有多孔性、容易改性的类似于分子筛的骨架,该骨架用Al~(3+)交换吸附后可得到一种新型除氟材料,从F与Al~(3+)的较好配位能力考虑,提出一种基于配体交换的固液分离除氟思路。研究工作分三部分进行,第一部分首先对商用的5A、4A分子筛进行了改性除氟的条件实验和对比试验,得出两种改性分子筛都具有一定的除氟效果,且在相同的条件下改性4A分子筛的除氟效果要优于改性5A分子筛。第二部分的研究工作是以硅酸钠为原料,利用其廉价、易得、比表面积大等特点,通过调节不同碱度、不同的晶化时间、不同的晶化温度等实验条件合成了硅酸盐型除氟剂载体。本文第三部分的工作是利用该载体具有的笼状结构,将Al~(3+)牢固地钳制在其骨架上,实现了改性,得到一种新型廉价除氟材料。通过静、动态除氟条件、干扰条件实验,得出改性硅酸盐型除氟剂除氟溶液的pH值范围较大,在pH=4~8的范围内都适用;该吸附剂对水中氟的吸附符合Freundlich公式,静态饱和吸附量为8.5mg/g,能将水中的F完全降至国家饮用水标准1.0mg/L以下,动态饱和吸附量达到4.5mg/g;对氟的去除选择性高,不受水中其它共存离子影响;与两种改性商用分子筛相除氟效果更佳。本文对除氟剂除氟机理也进行了探讨,除氟剂除氟过程可描述为:扩散-反应-扩散过程,其机理实质是配体交换反应过程;通过参数设计计算,提出了集中式含氟水除氟装置,为新的深度固液分离除氟方法提出了理论依据和实践基础。该方法除氟的突出优点是其分离效率高、处理过程不带入二次污染、出水水质好;其次,该法与生产商用分子筛相比原料来源广泛且价格低廉,是一种经济有效,操作简单的饮用水深度除氟处理方法。因此,该方法应用于高氟饮用水以及工业含氟废水处理有很好的前景。……   
[关键词]:硅酸钠;合成;改性;配体交换;饮用水;除氟
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:长安大学2007年