活性炭去除氟化物

　　用(yong)鋯(gao)浸(jin)漬或沉淀(IV)氟(fu)吸附通常在(zai)改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)時得到改(gai)(gai)(gai)善(shan)。這些雜化(hua)(hua)吸附劑可以通過控(kong)制(zhi)浸(jin)漬條件(jian)來改(gai)(gai)(gai)善(shan)，這已經確定Zr組裝和(he)分散(san)在(zai)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表面。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)在(zai)這里使用(yong)Zr(IV)與草酸(OA)共(gong)同改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)，使鋯(gao)分散(san)體*大化(hua)(hua)，增強氟(fu)化(hua)(hua)物吸附。吸附實驗在(zai)pH7和(he)25℃氟(fu)濃度為40 mg L -1。活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)經過OA / Zr氟(fu)化(hua)(hua)物吸附的*佳條件(jian)是改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)。電位滴定顯示，改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)后的活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)(鋯(gao)改(gai)(gai)(gai)性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭(tan)(tan))在(zai)pH正(zheng)電荷低于7，分析表明鋯(gao)離子主要與活性(xing)(xing)炭(tan)(tan)表面的羧基相互作用(yong)。

　　此外(wai)，氟(fu)化物可以存在(zai)(zai)于飲用(yong)(yong)水(shui)中(zhong)，約0.7毫克L -1的(de)(de)水(shui)平被認為是(shi)有益的(de)(de)，但如果超過1.5毫克L -1則有害。飲用(yong)(yong)水(shui)或(huo)地(di)下水(shui)(飲用(yong)(yong)水(shui)的(de)(de)主要來源(yuan)之(zhi)一)攝入高(gao)氟(fu)化物濃度會造(zao)成(cheng)危害，嚴重時會導致(zhi)氟(fu)中(zhong)毒(牙齒和骨(gu)骼異(yi)常)或(huo)神經損傷。氟(fu)化物濃度，*多30毫克的(de)(de)L -世(shi)界上許(xu)多地(di)區(qu)都能找到(dao)地(di)下水(shui)，而且它至少存在(zai)(zai)于25個國家。

　　許多研究集中在從水(shui)溶液中去除氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)工程(cheng)的(de)吸附(fu)劑，包括氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)、粘(zhan)土、礦物(wu)質和(he)(he)植(zhi)物(wu)、活性(xing)炭(tan)和(he)(he)納米(mi)管 ，稀有(you)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)、聚合(he)物(wu)和(he)(he)樹脂。還知道(dao)，一些(xie)金(jin)屬(shu)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)，如鐵、錳、蘭、鋁(lv)、鋯(gao)或鈦，可(ke)以(yi)顯著增加氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)吸附(fu)能力。活性(xing)炭(tan)具有(you)天然(ran)（未改性(xing)）的(de)巨大表面積，是水(shui)中氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)優(you)良吸附(fu)劑，但能提(ti)供(gong)穩定的(de)支持，實(shi)現(xian)強(qiang)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)吸附(fu)劑金(jin)屬(shu)相的(de)高分(fen)散，抑制(zhi)這些(xie)活性(xing)金(jin)屬(shu)顆粒(li)的(de)燒結或體積沉淀。當這種活性(xing)炭(tan)材料使用鋯(gao)鋯(gao)時(shi)(shi)(IV)金(jin)屬(shu)絡合(he)物(wu)浸漬時(shi)(shi)，吸附(fu)能力提(ti)高了(le)3-5倍 。提(ti)高氟(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)吸附(fu)能力的(de)關鍵因(yin)素是控制(zhi)活性(xing)炭(tan)表面積和(he)(he)負載(zai)金(jin)屬(shu)相的(de)尺寸分(fen)布(bu)。還能抑制(zhi)這些(xie)活性(xing)金(jin)屬(shu)顆粒(li)的(de)燒結或體積沉淀。

　　一些研(yan)究(jiu)已經集中(zhong)在(zai)裝載(zai)鋯上(IV)金(jin)屬鹽溶液(ye)通(tong)過(guo)(guo)浸(jin)漬或(huo)沉淀轉化為(wei)幾種吸(xi)附劑。雖然(ran)這(zhe)種合成(cheng)(cheng)操作很簡單，但由(you)于pH，離子強度(du)存在(zai)或(huo)已知會(hui)影(ying)響離子強度(du)Zr(IV)顆(ke)(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)聚集和重組的(de)(de)(de)(de)其他因(yin)素的(de)(de)(de)(de)影(ying)響，難以理解(jie)和優(you)(you)化。在(zai)許(xu)多(duo)情況(kuang)下，由(you)于平均尺寸范(fan)圍為(wei)納米至微米，吸(xi)附劑的(de)(de)(de)(de)特定面(mian)積為(wei)Zr在(zai)常規合成(cheng)(cheng)中(zhong)，顆(ke)(ke)粒(li)孔堵塞并(bing)下降，不受控(kong)制。我們認(ren)為(wei)，在(zai)合成(cheng)(cheng)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)結合粒(li)子表(biao)面(mian)或(huo)核(he)的(de)(de)(de)(de)絡合（或(huo)螯合）配(pei)體，有(you)助于控(kong)制分散金(jin)屬的(de)(de)(de)(de)生長和*終粒(li)度(du)分布。有(you)機酸(suan)已被證明處于成(cheng)(cheng)核(he)和聚合階段。該方法尚未系(xi)(xi)統地用(yong)(yong)于包含Zr納米顆(ke)(ke)粒(li)負(fu)載(zai)在(zai)活性炭等(deng)碳(tan)表(biao)面(mian)，因(yin)此(ci)采用(yong)(yong)高(gao)(gao)機械強度(du)、優(you)(you)良的(de)(de)(de)(de)流通(tong)系(xi)(xi)統滲透性和高(gao)(gao)活性炭表(biao)面(mian)，用(yong)(yong)于飲(yin)用(yong)(yong)水系(xi)(xi)統的(de)(de)(de)(de)脫氟(fu)過(guo)(guo)程(cheng)。本研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)是利用(yong)(yong)草酸(suan)作為(wei)浸(jin)漬過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)復合配(pei)體來控(kong)制含量Zr(Ⅳ)顆(ke)(ke)粒(li)粒(li)徑，提出可能的(de)(de)(de)(de)氟(fu)吸(xi)附機制，提高(gao)(gao)顆(ke)(ke)粒(li)活性炭的(de)(de)(de)(de)氟(fu)吸(xi)附能力。

　　鋯改(gai)性(xing)用于活性(xing)炭

　　根據考慮了Zr(IV)/有機封端劑(Zr / OA)在實驗設計中，采(cai)用鋯浸漬(zi)活(huo)性(xing)炭(tan)，以(yi)確定具有*高氟吸附能力的(de)(de)吸附劑。添加(jia)(jia)活(huo)性(xing)炭(tan)Zr 2  ?15 %的(de)(de)ZrOClO 2 ·8H 2 O溶液(ye)(ye)中。然后，將浸漬(zi)活(huo)性(xing)炭(tan)和(he)10mL的(de)(de)0.01-12.將2%的(de)(de)草酸溶液(ye)(ye)混合(he)1天，然后過(guo)濾、漂洗和(he)60%℃干燥(zao)12小(xiao)時。由此產生的(de)(de)浸漬(zi)活(huo)性(xing)炭(tan)稱為ZrOx-AC。將F400加(jia)(jia)入到ZrOClO 2 ·8H 2 O在溶液(ye)(ye)中，獲得(de)的(de)(de)材料是鋯改性(xing)活(huo)性(xing)炭(tan)。所有浸漬(zi)過(guo)程均為25℃進行。

　　活性炭吸附氟化物機理(li)

　　這里使(shi)用的(de)多種光(guang)譜技術與(yu)電位滴定提供了關于(yu)Zr-活(huo)性炭(tan)浸漬草酸(ZrOx-AC)氟化物吸(xi)附過程中有價值的(de)信息。光(guang)譜分析確(que)定了商業活(huo)性炭(tan)(F400)參與(yu)氟化物吸(xi)收Zr(IV)主(zhu)要(yao)的(de)離子(zi)錨(mao)定官(guan)能團。此外，這些分析有助(zhu)于(yu)確(que)定碳表面氟氧化鋯的(de)類型。

　　因此，根據本研究中(zhong)的所(suo)有(you)證據，可以(yi)假設氟吸附機制（上(shang)圖(tu)）。首先(xian)，ZrOCl 2(ZrOOH  或[Zr(OH)2   x ·(4-x)H 2 O] 4 (8-4x) )的水解(jie)Zr(IV)-COOH通過靜電相互作用形成(cheng)形成(cheng)CO-Zr鍵。考慮到鋯(gao)(IV)能形成(cheng)四面(mian)體和(he)八面(mian)體的聚(ju)合(he)物結構。因此，可以(yi)提出活性炭表面(mian)氧官能度的**相互作用，見圖(tu)。

　　簡而言(yan)之，表示活(huo)性炭Zr在(zai)混合(he)過程中(zhong)加入草酸(suan)(suan)可(ke)以使氟吸附簡單Zr摻雜(za)的(de)(de)AC下以1.05的(de)(de)*佳Zr / OA比提高(gao)3倍。我們的(de)(de)工作表明，增(zeng)強機(ji)制涉及Zr離(li)子(zi)的(de)(de)OA它控制成核(he)，限制在(zai)常(chang)規方法(fa)中(zhong)Zr分散(san)的(de)(de)ZrO 二(er)顆粒(li)的(de)(de)生(sheng)長。鋯活(huo)性表面積(ji)增(zeng)加，與(yu)活(huo)性炭表面位(wei)點有關OA分子(zi)復合(he)物的(de)(de)形(xing)式留下了一(yi)些高(gao)活(huo)性Zr。*后，從(cong)Zr-羥基交換在(zai)草酸(suan)(suan)鹽(yan)的(de)(de)表面位(wei)置Zr = O氟離(li)子(zi)與(yu)鋯離(li)子(zi)的(de)(de)正電荷相互(hu)作用。