活性炭去除氟化物

　　用鋯浸漬或沉淀(IV)氟吸附通常在改性活性炭時(shí)得到改善。這些雜化吸附劑可以通過(guò)控制浸漬條件來(lái)改善，這已經(jīng)確定Zr組裝和分散在活性炭表面?；钚蕴吭谶@里使用Zr(IV)與草酸(OA)共同改性，使鋯分散體*大化，增強(qiáng)氟化物吸附。吸附實(shí)驗(yàn)在pH7和25℃氟濃度為40 mg L -1?；钚蕴拷?jīng)過(guò)OA / Zr氟化物吸附的*佳條件是改性。電位滴定顯示，改性后的活性炭(鋯改性活性炭)在pH正電荷低于7，分析表明鋯離子主要與活性炭表面的羧基相互作用。

　　此外，氟化物可以存在于飲用水中，約0.7毫克L -1的水平被認(rèn)為是有益的，但如果超過(guò)1.5毫克L -1則有害。飲用水或地下水(飲用水的主要來(lái)源之一)攝入高氟化物濃度會(huì)造成危害，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致氟中毒(牙齒和骨骼異常)或神經(jīng)損傷。氟化物濃度，*多30毫克的L -世界上許多地區(qū)都能找到地下水，而且它至少存在于25個(gè)國(guó)家。

　　許多研究集中在從水溶液中去除氟化物工程的吸附劑，包括氧化鋁、粘土、礦物質(zhì)和植物、活性炭和納米管 ，稀有氧化物、聚合物和樹(shù)脂。還知道，一些金屬氧化物，如鐵、錳、蘭、鋁、鋯或鈦，可以顯著增加氟化物的吸附能力?；钚蕴烤哂刑烊唬ㄎ锤男裕┑木薮蟊砻娣e，是水中氟化物的優(yōu)良吸附劑，但能提供穩(wěn)定的支持，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)氟化物吸附劑金屬相的高分散，抑制這些活性金屬顆粒的燒結(jié)或體積沉淀。當(dāng)這種活性炭材料使用鋯鋯時(shí)(IV)金屬絡(luò)合物浸漬時(shí)，吸附能力提高了3-5倍 。提高氟化物吸附能力的關(guān)鍵因素是控制活性炭表面積和負(fù)載金屬相的尺寸分布。還能抑制這些活性金屬顆粒的燒結(jié)或體積沉淀。

　　一些研究已經(jīng)集中在裝載鋯上(IV)金屬鹽溶液通過(guò)浸漬或沉淀轉(zhuǎn)化為幾種吸附劑。雖然這種合成操作很簡(jiǎn)單，但由于pH，離子強(qiáng)度存在或已知會(huì)影響離子強(qiáng)度Zr(IV)顆粒的聚集和重組的其他因素的影響，難以理解和優(yōu)化。在許多情況下，由于平均尺寸范圍為納米至微米，吸附劑的特定面積為Zr在常規(guī)合成中，顆?？锥氯⑾陆?，不受控制。我們認(rèn)為，在合成過(guò)程中結(jié)合粒子表面或核的絡(luò)合（或螯合）配體，有助于控制分散金屬的生長(zhǎng)和*終粒度分布。有機(jī)酸已被證明處于成核和聚合階段。該方法尚未系統(tǒng)地用于包含Zr納米顆粒負(fù)載在活性炭等碳表面，因此采用高機(jī)械強(qiáng)度、優(yōu)良的流通系統(tǒng)滲透性和高活性炭表面，用于飲用水系統(tǒng)的脫氟過(guò)程。本研究的目的是利用草酸作為浸漬過(guò)程中的復(fù)合配體來(lái)控制含量Zr(Ⅳ)顆粒粒徑，提出可能的氟吸附機(jī)制，提高顆粒活性炭的氟吸附能力。

　　鋯改性用于活性炭

　　根據(jù)考慮了Zr(IV)/有機(jī)封端劑(Zr / OA)在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中，采用鋯浸漬活性炭，以確定具有*高氟吸附能力的吸附劑。添加活性炭Zr 2  ?15 %的ZrOClO 2 ·8H 2 O溶液中。然后，將浸漬活性炭和10mL的0.01-12.將2%的草酸溶液混合1天，然后過(guò)濾、漂洗和60%℃干燥12小時(shí)。由此產(chǎn)生的浸漬活性炭稱(chēng)為ZrOx-AC。將F400加入到ZrOClO 2 ·8H 2 O在溶液中，獲得的材料是鋯改性活性炭。所有浸漬過(guò)程均為25℃進(jìn)行。

　　活性炭吸附氟化物機(jī)理

　　這里使用的多種光譜技術(shù)與電位滴定提供了關(guān)于Zr-活性炭浸漬草酸(ZrOx-AC)氟化物吸附過(guò)程中有價(jià)值的信息。光譜分析確定了商業(yè)活性炭(F400)參與氟化物吸收Z(yǔ)r(IV)主要的離子錨定官能團(tuán)。此外，這些分析有助于確定碳表面氟氧化鋯的類(lèi)型。

　　因此，根據(jù)本研究中的所有證據(jù)，可以假設(shè)氟吸附機(jī)制（上圖）。首先，ZrOCl 2(ZrOOH  或[Zr(OH)2   x ·(4-x)H 2 O] 4 (8-4x) )的水解Zr(IV)-COOH通過(guò)靜電相互作用形成形成CO-Zr鍵?？紤]到鋯(IV)能形成四面體和八面體的聚合物結(jié)構(gòu)。因此，可以提出活性炭表面氧官能度的**相互作用，見(jiàn)圖。

　　簡(jiǎn)而言之，表示活性炭Zr在混合過(guò)程中加入草酸可以使氟吸附簡(jiǎn)單Zr摻雜的AC下以1.05的*佳Zr / OA比提高3倍。我們的工作表明，增強(qiáng)機(jī)制涉及Zr離子的OA它控制成核，限制在常規(guī)方法中Zr分散的ZrO 二顆粒的生長(zhǎng)。鋯活性表面積增加，與活性炭表面位點(diǎn)有關(guān)OA分子復(fù)合物的形式留下了一些高活性Zr。*后，從Zr-羥基交換在草酸鹽的表面位置Zr = O氟離子與鋯離子的正電荷相互作用。