改性硅酸盐水泥对水中氟化物的吸附特性研究

来源 :中国地质大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:songyuyue
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我国地下水氟污染分布广泛,许多地方的地下水氟化物含量明显超过《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中规定的限值,直接严重威胁到动植物和人类健康。目前,国内外处理含氟水的主要方法有:吸附法、膜法和沉淀法等,其中,吸附法处理含氟水具有出水稳定、操作简单、环境友好等优点,已经成为应用最广泛的净化含氟地下水和饮用水的方法。本文以硅酸盐水泥为除氟吸附剂原材料,探索水泥吸附剂的制备以及改性硅酸盐水泥对水中氟化物的吸附特性,为除氟吸附剂的开发和水中氟化物的去除提供理论依据和技术支持。批试验研究了水泥吸附剂的制备方法和对溶液中氟化物的吸附特性。研究结果表明0.1mol/L硫酸铝改性硅酸盐水泥(CAL)除氟能力最强;CAL对水中氟离子的吸附主要是发生在起初的6h里,24h后可完全达到吸附平衡;CAL在溶液初始pH值介于5.0-11.0之间时,对氟离子的去除率基本维持在91%左右,然而当pH值为3.0和12.0时,去除率分别降为86%和82%;CAL对水溶液中氟离子的吸附过程符合Langmuir吸附等温模型,在25℃时,Langmuir最大吸附容量为7.52mg/g;CAL对水溶液中氟离子的吸附过程是自发的吸热过程,吸附过程中的标准焓变H0为3.343kJ/mol;吸附过程中的动力学符合二级吸附速率方程,其线性相关系数可达0.999,接近1;溶液中Cl-、SO42-或者是NO3-与F-共存时,CAL对氟离子的去除率基本不变,而HCO3-和PO43-影响着CAL对溶液中氟离子的去除;在吸附剂用量为5g/L时,CAL能将实际含氟地下水中的氟离子浓度从2.1mg/L降低至0.18mg/L,去除率达到90%。柱试验研究了不同吸附柱高度和不同进水氟离子浓度对CAL去除动态含氟水的影响。结果表明CAL对氟离子的吸附柱试验过程符合Thomas模型,当吸附柱高度为5cm、10cm、15cm时,泄漏体积分别为5.6L,10.3L和16.12L,耗竭体积为8.4L,17.1L和23.7L,对应的Thomas饱和吸附量分别为1.749mg/g、1.730mg/g、1.682mg/g。饱和吸附柱中的CAL可以由10%的NaOH溶液再生后重复使用,经过两次再生后的改性硅酸盐水泥对氟离子的吸附效果依然较好,再生率大于92%。可见CAL是一种较理想的除氟材料。
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