活性炭去除氟化物

　　用鋯(gao)浸漬(zi)或沉淀(IV)氟(fu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)通常在(zai)改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭時得到改(gai)善。這些(xie)雜化(hua)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)劑可以(yi)通過(guo)控制浸漬(zi)條件(jian)來改(gai)善，這已經(jing)確定Zr組裝和分散(san)在(zai)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表面。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭在(zai)這里使用Zr(IV)與(yu)草(cao)酸(OA)共同(tong)改(gai)性(xing)(xing)(xing)，使鋯(gao)分散(san)體*大化(hua)，增(zeng)強氟(fu)化(hua)物(wu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)。吸(xi)(xi)附(fu)(fu)實驗在(zai)pH7和25℃氟(fu)濃度為40 mg L -1。活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭經(jing)過(guo)OA / Zr氟(fu)化(hua)物(wu)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)的*佳條件(jian)是改(gai)性(xing)(xing)(xing)。電位(wei)滴定顯示，改(gai)性(xing)(xing)(xing)后的活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(鋯(gao)改(gai)性(xing)(xing)(xing)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭)在(zai)pH正電荷(he)低(di)于7，分析表明鋯(gao)離子主要與(yu)活(huo)(huo)(huo)性(xing)(xing)(xing)炭表面的羧基(ji)相互作用。

　　此外，氟(fu)化物可以存在于飲用水(shui)中，約0.7毫克(ke)(ke)L -1的水(shui)平被(bei)認(ren)為(wei)是有(you)益的，但如果超過(guo)1.5毫克(ke)(ke)L -1則有(you)害。飲用水(shui)或地(di)下(xia)水(shui)(飲用水(shui)的主要來源(yuan)之一)攝入(ru)高氟(fu)化物濃(nong)度會(hui)造成危害，嚴重時會(hui)導致(zhi)氟(fu)中毒(du)(牙齒和骨骼(ge)異常)或神經損(sun)傷(shang)。氟(fu)化物濃(nong)度，*多30毫克(ke)(ke)的L -世界(jie)上許多地(di)區(qu)都(dou)能找到地(di)下(xia)水(shui)，而且它至少存在于25個國家。

　　許多研究集(ji)中(zhong)在從水(shui)溶(rong)液中(zhong)去除氟(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)工程的(de)(de)(de)(de)(de)吸附劑，包括氧化(hua)鋁(lv)、粘(zhan)土、礦(kuang)物(wu)(wu)(wu)質和(he)(he)植物(wu)(wu)(wu)、活(huo)(huo)(huo)性炭和(he)(he)納米管(guan) ，稀有(you)氧化(hua)物(wu)(wu)(wu)、聚合(he)物(wu)(wu)(wu)和(he)(he)樹(shu)脂。還知(zhi)道，一些(xie)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)氧化(hua)物(wu)(wu)(wu)，如鐵、錳、蘭、鋁(lv)、鋯或(huo)鈦，可以(yi)顯著增加氟(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)吸附能力(li)(li)。活(huo)(huo)(huo)性炭具有(you)天然（未改性）的(de)(de)(de)(de)(de)巨大表(biao)面(mian)積，是水(shui)中(zhong)氟(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)優良吸附劑，但能提供穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)(de)支(zhi)持，實現強氟(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)吸附劑金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)相的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)分(fen)散，抑(yi)制(zhi)這(zhe)些(xie)活(huo)(huo)(huo)性金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)顆粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)結(jie)或(huo)體(ti)積沉(chen)淀。當這(zhe)種活(huo)(huo)(huo)性炭材料使用鋯鋯時(IV)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)絡合(he)物(wu)(wu)(wu)浸漬(zi)時，吸附能力(li)(li)提高(gao)了3-5倍 。提高(gao)氟(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)吸附能力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵因素是控制(zhi)活(huo)(huo)(huo)性炭表(biao)面(mian)積和(he)(he)負載(zai)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)相的(de)(de)(de)(de)(de)尺寸分(fen)布。還能抑(yi)制(zhi)這(zhe)些(xie)活(huo)(huo)(huo)性金(jin)(jin)屬(shu)(shu)(shu)顆粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)結(jie)或(huo)體(ti)積沉(chen)淀。

　　一(yi)些(xie)研究已(yi)經集中(zhong)在裝載鋯上(IV)金屬鹽溶液通(tong)過浸(jin)漬或(huo)沉淀(dian)轉化為(wei)幾種吸附(fu)劑。雖(sui)然這種合(he)成(cheng)操作很簡單(dan)，但由(you)于(yu)(yu)pH，離(li)子(zi)(zi)(zi)強度(du)(du)存在或(huo)已(yi)知會影(ying)響(xiang)離(li)子(zi)(zi)(zi)強度(du)(du)Zr(IV)顆(ke)(ke)粒的(de)(de)(de)聚集和(he)重組的(de)(de)(de)其他因素(su)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，難(nan)以理解和(he)優化。在許多情況下，由(you)于(yu)(yu)平(ping)均尺寸范圍(wei)為(wei)納(na)米(mi)至微米(mi)，吸附(fu)劑的(de)(de)(de)特定面(mian)積為(wei)Zr在常規合(he)成(cheng)中(zhong)，顆(ke)(ke)粒孔(kong)堵塞并下降，不(bu)受控(kong)制。我們認為(wei)，在合(he)成(cheng)過程(cheng)中(zhong)結合(he)粒子(zi)(zi)(zi)表面(mian)或(huo)核的(de)(de)(de)絡合(he)（或(huo)螯合(he)）配(pei)體，有助于(yu)(yu)控(kong)制分散金屬的(de)(de)(de)生長和(he)*終粒度(du)(du)分布。有機酸已(yi)被(bei)證明處于(yu)(yu)成(cheng)核和(he)聚合(he)階段。該(gai)方法尚未系(xi)統(tong)地用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)包(bao)含(han)Zr納(na)米(mi)顆(ke)(ke)粒負載在活性(xing)(xing)炭(tan)等碳表面(mian)，因此采用(yong)(yong)(yong)高機械強度(du)(du)、優良的(de)(de)(de)流通(tong)系(xi)統(tong)滲透性(xing)(xing)和(he)高活性(xing)(xing)炭(tan)表面(mian)，用(yong)(yong)(yong)于(yu)(yu)飲用(yong)(yong)(yong)水系(xi)統(tong)的(de)(de)(de)脫氟(fu)過程(cheng)。本研究的(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)是利用(yong)(yong)(yong)草酸作為(wei)浸(jin)漬過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)復合(he)配(pei)體來控(kong)制含(han)量Zr(Ⅳ)顆(ke)(ke)粒粒徑，提(ti)出可能的(de)(de)(de)氟(fu)吸附(fu)機制，提(ti)高顆(ke)(ke)粒活性(xing)(xing)炭(tan)的(de)(de)(de)氟(fu)吸附(fu)能力(li)。

　　鋯改性(xing)用于活性(xing)炭

　　根(gen)據考慮了(le)Zr(IV)/有(you)機(ji)封端劑(Zr / OA)在實驗設計中，采(cai)用鋯浸(jin)(jin)(jin)漬(zi)活(huo)性(xing)炭(tan)，以(yi)確定具有(you)*高氟吸附能力的吸附劑。添加(jia)活(huo)性(xing)炭(tan)Zr 2  ?15 %的ZrOClO 2 ·8H 2 O溶(rong)液中。然(ran)后，將(jiang)浸(jin)(jin)(jin)漬(zi)活(huo)性(xing)炭(tan)和10mL的0.01-12.將(jiang)2%的草酸(suan)溶(rong)液混合1天，然(ran)后過濾(lv)、漂洗和60%℃干燥12小時(shi)。由此(ci)產生的浸(jin)(jin)(jin)漬(zi)活(huo)性(xing)炭(tan)稱為ZrOx-AC。將(jiang)F400加(jia)入(ru)到ZrOClO 2 ·8H 2 O在溶(rong)液中，獲得(de)的材料(liao)是鋯改性(xing)活(huo)性(xing)炭(tan)。所有(you)浸(jin)(jin)(jin)漬(zi)過程(cheng)均為25℃進行。

　　活性炭吸附氟化(hua)物機理

　　這(zhe)(zhe)里(li)使用的(de)多種(zhong)光譜技術與(yu)電位(wei)滴定(ding)(ding)提供了(le)關于(yu)Zr-活性(xing)炭浸漬草酸(suan)(ZrOx-AC)氟(fu)(fu)化(hua)物吸附過程(cheng)中有(you)價值(zhi)的(de)信(xin)息。光譜分(fen)析(xi)確定(ding)(ding)了(le)商業活性(xing)炭(F400)參(can)與(yu)氟(fu)(fu)化(hua)物吸收(shou)Zr(IV)主要的(de)離子錨(mao)定(ding)(ding)官能團。此外(wai)，這(zhe)(zhe)些分(fen)析(xi)有(you)助于(yu)確定(ding)(ding)碳表面氟(fu)(fu)氧化(hua)鋯(gao)的(de)類型。

　　因此，根據(ju)本研究中的所有(you)證據(ju)，可(ke)(ke)以假設氟吸附機制（上圖）。首先，ZrOCl 2(ZrOOH  或(huo)[Zr(OH)2   x ·(4-x)H 2 O] 4 (8-4x) )的水解Zr(IV)-COOH通(tong)過靜電相互(hu)作(zuo)用(yong)形成形成CO-Zr鍵。考慮到鋯(IV)能(neng)形成四面(mian)體(ti)和(he)八面(mian)體(ti)的聚合物結構。因此，可(ke)(ke)以提出活性炭(tan)表(biao)面(mian)氧官能(neng)度(du)的**相互(hu)作(zuo)用(yong)，見圖。

　　簡(jian)而言之，表示活性炭Zr在混合(he)過程中加入草(cao)(cao)酸可以使氟吸(xi)附簡(jian)單Zr摻(chan)雜(za)的(de)AC下(xia)以1.05的(de)*佳Zr / OA比提高3倍。我們的(de)工作表明，增強機制(zhi)涉及Zr離(li)子的(de)OA它控制(zhi)成核，限制(zhi)在常規(gui)方法(fa)中Zr分(fen)散的(de)ZrO 二(er)顆粒的(de)生長(chang)。鋯(gao)(gao)活性表面積增加，與活性炭表面位點有(you)關OA分(fen)子復合(he)物的(de)形式留(liu)下(xia)了(le)一些高活性Zr。*后，從Zr-羥基交換在草(cao)(cao)酸鹽的(de)表面位置Zr = O氟離(li)子與鋯(gao)(gao)離(li)子的(de)正電荷相互作用。