活性炭去除氟化物

　　用(yong)鋯(gao)(gao)浸漬或沉淀(IV)氟(fu)吸附(fu)通常(chang)在(zai)(zai)改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)時得到改(gai)(gai)(gai)善(shan)。這些雜(za)化(hua)吸附(fu)劑(ji)可以通過(guo)控(kong)制(zhi)浸漬條件來改(gai)(gai)(gai)善(shan)，這已經確定Zr組裝(zhuang)和(he)分(fen)散在(zai)(zai)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表面。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)在(zai)(zai)這里使用(yong)Zr(IV)與草酸(OA)共同改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)，使鋯(gao)(gao)分(fen)散體*大化(hua)，增強氟(fu)化(hua)物吸附(fu)。吸附(fu)實驗在(zai)(zai)pH7和(he)25℃氟(fu)濃度(du)為40 mg L -1。活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)經過(guo)OA / Zr氟(fu)化(hua)物吸附(fu)的(de)*佳條件是改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)。電位滴定顯示，改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)后的(de)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(鋯(gao)(gao)改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)(xing)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan))在(zai)(zai)pH正電荷低于7，分(fen)析表明鋯(gao)(gao)離子主要與活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)表面的(de)羧基相互作用(yong)。

　　此外，氟(fu)化物可以存(cun)(cun)在于(yu)飲用(yong)(yong)水中，約(yue)0.7毫(hao)克(ke)L -1的水平被(bei)認為是有益的，但如果超過1.5毫(hao)克(ke)L -1則有害(hai)。飲用(yong)(yong)水或地下(xia)水(飲用(yong)(yong)水的主要來源之(zhi)一)攝入高(gao)氟(fu)化物濃度會(hui)造成危(wei)害(hai)，嚴(yan)重時會(hui)導(dao)致氟(fu)中毒(牙齒和(he)骨骼(ge)異常)或神(shen)經損傷。氟(fu)化物濃度，*多30毫(hao)克(ke)的L -世(shi)界上許多地區都能(neng)找到地下(xia)水，而且它至(zhi)少(shao)存(cun)(cun)在于(yu)25個國家。

　　許多(duo)研究集中在從水溶液中去(qu)除氟(fu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)工(gong)程的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)劑(ji)，包括氧化(hua)(hua)鋁、粘(zhan)土、礦物(wu)(wu)(wu)(wu)質和植物(wu)(wu)(wu)(wu)、活(huo)(huo)(huo)性炭和納米(mi)管 ，稀有氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)、聚合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)和樹脂。還(huan)(huan)知道，一些金屬(shu)氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)，如鐵、錳、蘭、鋁、鋯(gao)或鈦，可(ke)以顯(xian)著(zhu)增加(jia)氟(fu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)能力。活(huo)(huo)(huo)性炭具有天然（未改性）的(de)(de)(de)巨(ju)大表面積(ji)，是水中氟(fu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)優良吸(xi)附(fu)劑(ji)，但能提(ti)供(gong)穩定的(de)(de)(de)支持，實現強氟(fu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)吸(xi)附(fu)劑(ji)金屬(shu)相的(de)(de)(de)高(gao)分散，抑制(zhi)這(zhe)些活(huo)(huo)(huo)性金屬(shu)顆粒的(de)(de)(de)燒結或體(ti)積(ji)沉淀(dian)。當這(zhe)種活(huo)(huo)(huo)性炭材料(liao)使(shi)用鋯(gao)鋯(gao)時(IV)金屬(shu)絡合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)浸漬時，吸(xi)附(fu)能力提(ti)高(gao)了(le)3-5倍 。提(ti)高(gao)氟(fu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)吸(xi)附(fu)能力的(de)(de)(de)關鍵因素是控制(zhi)活(huo)(huo)(huo)性炭表面積(ji)和負載金屬(shu)相的(de)(de)(de)尺(chi)寸(cun)分布。還(huan)(huan)能抑制(zhi)這(zhe)些活(huo)(huo)(huo)性金屬(shu)顆粒的(de)(de)(de)燒結或體(ti)積(ji)沉淀(dian)。

　　一(yi)些研(yan)究已(yi)經集中(zhong)在(zai)裝載(zai)鋯上(IV)金屬(shu)鹽溶液通過(guo)浸漬(zi)(zi)或沉淀轉(zhuan)化(hua)(hua)為(wei)幾種吸(xi)(xi)附劑。雖然這種合(he)成(cheng)(cheng)操(cao)作很簡單(dan)，但由于(yu)pH，離(li)子強度存在(zai)或已(yi)知(zhi)會影響(xiang)離(li)子強度Zr(IV)顆粒的(de)(de)(de)(de)(de)聚集和(he)重組的(de)(de)(de)(de)(de)其他因素的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，難以理(li)解和(he)優化(hua)(hua)。在(zai)許多情況下，由于(yu)平均(jun)尺寸范(fan)圍(wei)為(wei)納米(mi)至微米(mi)，吸(xi)(xi)附劑的(de)(de)(de)(de)(de)特定面(mian)積為(wei)Zr在(zai)常規合(he)成(cheng)(cheng)中(zhong)，顆粒孔(kong)堵塞并下降，不受控制。我們認(ren)為(wei)，在(zai)合(he)成(cheng)(cheng)過(guo)程中(zhong)結(jie)合(he)粒子表(biao)面(mian)或核的(de)(de)(de)(de)(de)絡合(he)（或螯合(he)）配(pei)體(ti)，有(you)助于(yu)控制分散(san)金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)長(chang)和(he)*終粒度分布。有(you)機(ji)酸已(yi)被(bei)證明(ming)處(chu)于(yu)成(cheng)(cheng)核和(he)聚合(he)階段。該方(fang)法尚未系統(tong)地用(yong)于(yu)包含Zr納米(mi)顆粒負(fu)載(zai)在(zai)活性(xing)炭(tan)等(deng)碳表(biao)面(mian)，因此采(cai)用(yong)高機(ji)械(xie)強度、優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)流通系統(tong)滲(shen)透性(xing)和(he)高活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)，用(yong)于(yu)飲用(yong)水系統(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)脫氟(fu)過(guo)程。本研(yan)究的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)是利用(yong)草酸作為(wei)浸漬(zi)(zi)過(guo)程中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)復合(he)配(pei)體(ti)來控制含量Zr(Ⅳ)顆粒粒徑(jing)，提出可(ke)能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)吸(xi)(xi)附機(ji)制，提高顆粒活性(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)吸(xi)(xi)附能(neng)力。

　　鋯改性(xing)用于活性(xing)炭

　　根據考慮了Zr(IV)/有(you)機(ji)封端劑(Zr / OA)在(zai)實驗設計中(zhong)(zhong)，采用鋯浸(jin)漬活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)，以確(que)定具有(you)*高氟吸附(fu)能力的(de)(de)(de)吸附(fu)劑。添(tian)加活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)Zr 2  ?15 %的(de)(de)(de)ZrOClO 2 ·8H 2 O溶液(ye)中(zhong)(zhong)。然后，將(jiang)浸(jin)漬活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)和10mL的(de)(de)(de)0.01-12.將(jiang)2%的(de)(de)(de)草酸溶液(ye)混(hun)合1天，然后過濾(lv)、漂(piao)洗和60%℃干(gan)燥12小時。由此產生的(de)(de)(de)浸(jin)漬活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)稱為ZrOx-AC。將(jiang)F400加入到ZrOClO 2 ·8H 2 O在(zai)溶液(ye)中(zhong)(zhong)，獲得的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)是鋯改性(xing)活(huo)(huo)性(xing)炭(tan)。所(suo)有(you)浸(jin)漬過程均為25℃進行。

　　活性炭吸附(fu)氟化物機理

　　這里使用的多(duo)種光(guang)譜技(ji)術與電位(wei)滴定提供了關于Zr-活性(xing)炭浸漬草酸(suan)(ZrOx-AC)氟化物吸附過程中(zhong)有價(jia)值(zhi)的信(xin)息(xi)。光(guang)譜分(fen)析(xi)確定了商業活性(xing)炭(F400)參與氟化物吸收Zr(IV)主要的離(li)子錨定官(guan)能團。此外，這些(xie)分(fen)析(xi)有助于確定碳表面氟氧化鋯的類(lei)型。

　　因此，根(gen)據本研究中的所有證據，可以假(jia)設氟(fu)吸附機(ji)制(zhi)（上(shang)圖）。首先(xian)，ZrOCl 2(ZrOOH  或[Zr(OH)2   x ·(4-x)H 2 O] 4 (8-4x) )的水解Zr(IV)-COOH通(tong)過靜電相(xiang)互(hu)作用形(xing)(xing)(xing)成(cheng)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)CO-Zr鍵。考慮到鋯(IV)能形(xing)(xing)(xing)成(cheng)四面體和八面體的聚合(he)物結構。因此，可以提出(chu)活性炭表面氧官能度的**相(xiang)互(hu)作用，見圖。

　　簡而言之，表(biao)示活(huo)性(xing)炭Zr在(zai)(zai)混合(he)過程(cheng)中加(jia)入(ru)草酸可以(yi)使(shi)氟(fu)吸附簡單Zr摻雜的(de)(de)(de)AC下以(yi)1.05的(de)(de)(de)*佳Zr / OA比提高3倍。我們(men)的(de)(de)(de)工作表(biao)明，增(zeng)強機制(zhi)涉(she)及Zr離子的(de)(de)(de)OA它控制(zhi)成核，限制(zhi)在(zai)(zai)常規方法中Zr分散的(de)(de)(de)ZrO 二(er)顆粒的(de)(de)(de)生(sheng)長。鋯活(huo)性(xing)表(biao)面積增(zeng)加(jia)，與活(huo)性(xing)炭表(biao)面位點有關OA分子復(fu)合(he)物(wu)的(de)(de)(de)形式留下了一些高活(huo)性(xing)Zr。*后，從Zr-羥基交換在(zai)(zai)草酸鹽的(de)(de)(de)表(biao)面位置Zr = O氟(fu)離子與鋯離子的(de)(de)(de)正電荷相互作用。