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首页载Fe(Ⅲ)树脂除氟性能研究:一种新型吸附剂
"载Fe(Ⅲ)树脂除氟性能的研究 (2011年) - 研究了Fe(Ⅲ)改性大孔磺酸型树脂对饮用水中氟离子的吸附特性,适用于除氟的吸附剂" 本文是2011年发表于华东师范大学学报(自然科学版)的一篇自然科学论文,主要探讨了Fe(Ⅲ)改性大孔磺酸型树脂在饮用水除氟应用中的性能。研究人员吴程程、田浩廷和赵雅萍通过一系列实验深入研究了这种新型吸附剂。 氟离子在水体中的存在可能导致氟中毒,对人体健康造成威胁,因此有效去除水中的氟离子至关重要。本研究发现,Fe(Ⅲ)改性的树脂对氟离子的吸附并不受pH值的影响,这意味着在不同的酸碱环境中,该树脂都能保持稳定的除氟效果。此外,随着温度的升高,树脂对氟离子的饱和吸附量增加,显示出其吸附过程可能是放热反应。 根据Langmuir和Freundlich吸附等温式,可以推断出这种吸附过程涉及到单分子层吸附以及多分子层吸附的平衡。同时,Elovich和准二级动力学模型的适用性表明,氟离子在树脂表面的吸附速度初期较快,随后逐渐减缓,最终达到动态平衡。这反映了吸附剂对氟离子的快速响应和高效吸附能力。 在考虑竞争离子影响的实验中,结果显示代表性竞争离子如钙离子、镁离子等对氟离子在树脂上的吸附没有显著影响,这意味着Fe(Ⅲ)改性树脂具有较高的选择性,能有效去除氟离子而不受其他常见离子的干扰。 动态实验进一步证明了吸附剂在实际应用中的优良动力学性能,表明载Fe(Ⅲ)树脂是一种极具潜力的除氟材料。其稳定性和高效性使其在饮用水处理领域具有广泛的应用前景。由于氟化物去除对于保障公共健康的重要性,这种新型吸附剂的研究成果对于改善水质和预防氟中毒具有重要意义。
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38 华东师范大学 学报 (自然科学版)
pH 对载 Fe(UI)树 脂 吸附 F一的影 响见 图 1。在 pH 2~9的范 围 内,载 Fe(Il1)树 脂 对 F一
的去除率 均 高于 80 ,滤液 中剩余 的 F一浓 度均 小于 0.5 mg·L一 ,表 明在饮 用水 的 pH 范
围内 ,该 吸附 剂能有 效去 除饮 用水 中 的高 氟 ,符合 饮 用 水 标 准 1 mg·L (GB5749—85).与
此对 照 的是空 白树脂 对氟 离子 的去 除 率 可 以忽 略 不计 ,说 明负 载 的 铁对 F一有 很 高 的亲 和
性 .另外 还 考 察 了 不 同 pH 条 件 下 树 脂 吸 附剂 上 铁 的 泄 漏 率 ,经 检 测 表 明 ,在 pH 值 为
2.24" ̄3.38时,铁 的泄漏量分别为 0.137 8~0.091 3 mg·L一,pH 值在 4~9范 围内 的铁
的泄漏量 可 忽略不计 .铁 的泄 漏率小 于生 活饮用 水卫 生标 准规定 的铁 限值 ,不会影 响处理 水
的水质.一些研 究表 明 ,pH 值 对 活 性 氧 化铝 的 吸附 有 显 著 影 响_7 ],活 性 氧 化 铝 吸 附 氟 在
pH 值 为 5~6范 围 内吸附容 量最 大.
赣
图 1 pH 值对 F一去 除率的影响
Fig.1 Effect of pH Oil fluoride removal
2.2 动力 学研 究
树脂对 F一的吸附分两个 阶段 .第一阶段与 F一的外表 面 吸附相关 ,吸 附速率很 快 ;第二 阶
段为渐进式吸附,吸附速 率变慢 直 至达 到平 衡.因为吸 附初 始 阶段树脂 表 面有 大量 的活性 位
点 ,浓度差造成 的传质推动力高 ,F一可 以很容 易 被树脂 吸 附.随 时 间推移 ,树 脂表 面堆 积 大量
F一,提供 的活性 位点 减少 ,阻碍 了 F一的分子 运动 ,造成非 线性 吸 附_1 .298 K 时树 脂对 初 始
F一浓 度 为 10 mg·LI1的溶液 吸附 20 min,基本 达到 吸附平衡 ,吸附量 达0.200 4 mg·g~;
而 在初始 F一浓度 为 100 mg·L 的溶 液 中,需 要 120 min左 右 树 脂 才 能基 本 达 到 吸 附 平
衡 ,吸 附量达 1.609 1 mg·g~.这是因为初始 F一浓度提高提供了克服液一固相之间传质
阻 力 的推动力 ,增大 了 吸附质 与吸 附剂 表 面碰撞 的机率 l_1 ,因此 提高 了 吸附 量.常用来 描 述
吸附动力学的模型有 Elovich动力学模型 、准一级反应模型和准二级反应模型.
Elovich表面 反应 动力学 模型 常用 于土壤 及矿物 吸 附反应 的动力 学研究 ,其表 面 吸附 速
率 随着 吸附量 (或覆 盖量 )的增加呈 指数减 少 ,其 最简 单 的形式 为_1
_
dqt
— de-阳
.
(1) d …
根据边 界条 件 t=0,q =0,以及 t=t,q q 积分 得
一 --
I ln(t+ t
0
)一 --i ln(t0)
.
(2)
p p
式中, 为初始吸附速率(mg·g一 ·min一 ), 为与表面覆盖度和活化能有关的常数(g‘mg ),
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