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改性除氟吸附剂的制备及其除氟机理研究

作　者: 李波
导　师: 康建雄
学　校: 华中科技大学
专　业: 环境工程
关键词: MgO Pullulan MgOP混合物去氟吸附
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

氟是人体必需的微量元素之一,但氟摄入过量会影响人体健康。目前国内外含氟水处理方法主要包括:吸附法、沉淀法、电凝聚法、离子交换法、反渗透法、液膜法和共蒸馏法等,其中饮用水除氟主要以化学沉淀法、混凝沉淀法和吸附法为主。众所周知,氧化镁(MgO)是一种对氟有着较高吸附能力的吸附材料。为了克服MgO在达到最高吸氟容量时耗时过长的局限性,(在实际应用中容易流失、不易回收等局限性),本研究利用Pullulan多糖来对MgO进行改性,得到吸氟容量高、反应时间短的MgO/Pullulan(MgOP)混合物。实验证明,该混合物的去氟效果优于单独使用MgO和Pullulan多糖。本文通过一系列实验研究得到制备MgOP混合物时MgO与Pullulan最佳配比为2:3,最佳煅烧温度为450℃。利用批量平衡实验对MgO和MgOP在水溶液中的去氟效果进行的研究结果表明:MgOP可以在较短时间内达到吸附平衡,并保持较高的吸附量;当吸附达到平衡时,MgOP混合物对氟离子的吸附量达到4537mg/kg,而MgOP此时对氟离子的吸附量仅为457mg/kg;MgOP对于溶液pH的适应范围为2~12;实验还通过环境扫描电镜及能谱分析、X射线衍射及傅里叶红外光谱等方法对人工合成的MgOP混合物进行了物理化学性质的表征。将得到的平衡数据进行热力学模型和动力学模型的拟合,得出了其拟合程度较高的热力学和动力学模型分别为Langmuir等温吸附热力学模型、二级反应动力学模型以及粒子内扩散动力学模型。热力学参数ΔG0、ΔH0和ΔS0显示MgOP对氟离子的吸附作用是自发的吸热过程。总而言之,本研究合成的MgOP混合物是一种吸附效率较高,对环境适应性较好的氟吸附材料,具有良好的应用前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 概述  8
  1.2 氟化物在环境中的分布情况  8-9
  1.3 对人体健康的影响  9-11
  1.4 饮水中氟含量的标准  11-12
  1.5 现有饮用水除氟设施存在的问题  12-14
2 除氟方法及原理分析  14-20
  2.1 除氟方法  14-18
  2.2 吸附法在除氟中的应用  18-19
  2.3 研究目的  19
  2.4 研究内容  19-20
3 试验设计与分析方法  20-24
  3.1 试验的操作条件  20-21
  3.2 氟的分析方法  21-24
4 除氟材料及其制备方法  24-34
  4.1 MgO 除氟机理  24
  4.2 Pullulan 多糖的研究概况  24-28
  4.3 生物质吸附剂改性方法研究  28-29
  4.4 除氟材料的制备方法—溶胶凝胶法  29-31
  4.5 MgO 与Pullulan 的配比研究  31-32
  4.6 最佳煅烧温度  32-34
5 氟吸附实验方案  34-38
  5.1 表面特征的表征  34
  5.2 氟吸附试验  34-38
6 实验结果分析与讨论  38-55
  6.1 表面特性表征结果  38-42
  6.2 加药量对去氟效果的影响  42-43
  6.3 反应时间对去氟效果的影响  43
  6.4 初始pH 对去氟效果的影响  43-44
  6.5 MgOP 和MgO 对溶液pH 的影响结果  44-45
  6.6 初始氟离子浓度对去氟效果的影响  45
  6.7 其它阴离子浓度对去氟效果的影响  45-46
  6.8 吸附热力学研究结果及分析  46-51
  6.9 吸附动力学研究结果及分析  51-55
7 结论与建议  55-57
  7.1 实验结论  55
  7.2 建议  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-63

改性除氟吸附剂的制备及其除氟机理研究

内容摘要

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