活性炭去除氟化物

　　用(yong)鋯浸漬(zi)或沉淀(IV)氟(fu)吸(xi)附(fu)通常(chang)在改性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭時(shi)得到改善(shan)。這些雜化(hua)吸(xi)附(fu)劑可(ke)以通過控制浸漬(zi)條件(jian)來改善(shan)，這已經確定(ding)Zr組裝和分散(san)在活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭表面(mian)。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭在這里(li)使用(yong)Zr(IV)與草酸(OA)共同改性(xing)(xing)(xing)(xing)，使鋯分散(san)體*大化(hua)，增(zeng)強氟(fu)化(hua)物吸(xi)附(fu)。吸(xi)附(fu)實驗在pH7和25℃氟(fu)濃度(du)為40 mg L -1。活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭經過OA / Zr氟(fu)化(hua)物吸(xi)附(fu)的*佳條件(jian)是改性(xing)(xing)(xing)(xing)。電位滴定(ding)顯示(shi)，改性(xing)(xing)(xing)(xing)后的活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭(鋯改性(xing)(xing)(xing)(xing)活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭)在pH正電荷低于7，分析表明(ming)鋯離子主要與活(huo)性(xing)(xing)(xing)(xing)炭表面(mian)的羧基相互作用(yong)。

　　此外(wai)，氟(fu)(fu)化(hua)物可以存在(zai)于(yu)飲(yin)用(yong)水中(zhong)(zhong)，約(yue)0.7毫(hao)克L -1的(de)(de)(de)水平被認為是(shi)有益的(de)(de)(de)，但如果超過1.5毫(hao)克L -1則有害。飲(yin)用(yong)水或地下(xia)水(飲(yin)用(yong)水的(de)(de)(de)主要來(lai)源之一)攝(she)入高(gao)氟(fu)(fu)化(hua)物濃(nong)度(du)會(hui)造(zao)成(cheng)危(wei)害，嚴重(zhong)時會(hui)導致(zhi)氟(fu)(fu)中(zhong)(zhong)毒(牙齒和骨骼異常)或神(shen)經(jing)損傷。氟(fu)(fu)化(hua)物濃(nong)度(du)，*多(duo)30毫(hao)克的(de)(de)(de)L -世界上許(xu)多(duo)地區都(dou)能找到地下(xia)水，而且它至少存在(zai)于(yu)25個國家。

　　許(xu)多研究集中(zhong)在從水溶液中(zhong)去(qu)除氟(fu)(fu)(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)工(gong)程(cheng)的(de)吸(xi)(xi)附劑，包括氧化(hua)鋁、粘土、礦(kuang)物(wu)(wu)(wu)質和(he)植物(wu)(wu)(wu)、活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)和(he)納米(mi)管(guan) ，稀有氧化(hua)物(wu)(wu)(wu)、聚合物(wu)(wu)(wu)和(he)樹脂(zhi)。還知道，一些金(jin)屬(shu)氧化(hua)物(wu)(wu)(wu)，如鐵(tie)、錳、蘭(lan)、鋁、鋯(gao)或鈦，可以(yi)顯(xian)著增加氟(fu)(fu)(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)吸(xi)(xi)附能(neng)力。活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)具(ju)有天然（未(wei)改性(xing)(xing)(xing)）的(de)巨大表面(mian)積(ji)，是水中(zhong)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)優良吸(xi)(xi)附劑，但能(neng)提(ti)(ti)(ti)供穩定的(de)支(zhi)持，實現強氟(fu)(fu)(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)(xi)附劑金(jin)屬(shu)相的(de)高(gao)分散(san)，抑(yi)制這些活(huo)性(xing)(xing)(xing)金(jin)屬(shu)顆粒的(de)燒(shao)結或體(ti)(ti)積(ji)沉淀。當(dang)這種活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)材料使(shi)用鋯(gao)鋯(gao)時(IV)金(jin)屬(shu)絡(luo)合物(wu)(wu)(wu)浸漬(zi)時，吸(xi)(xi)附能(neng)力提(ti)(ti)(ti)高(gao)了(le)3-5倍 。提(ti)(ti)(ti)高(gao)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)(xi)附能(neng)力的(de)關鍵因(yin)素(su)是控(kong)制活(huo)性(xing)(xing)(xing)炭(tan)(tan)表面(mian)積(ji)和(he)負載金(jin)屬(shu)相的(de)尺寸分布。還能(neng)抑(yi)制這些活(huo)性(xing)(xing)(xing)金(jin)屬(shu)顆粒的(de)燒(shao)結或體(ti)(ti)積(ji)沉淀。

　　一些研究已經集(ji)中(zhong)在裝載(zai)(zai)鋯上(shang)(IV)金屬鹽溶液通過(guo)浸(jin)(jin)漬或(huo)(huo)(huo)沉淀轉(zhuan)化為(wei)(wei)幾種吸附劑(ji)。雖然這(zhe)種合(he)(he)(he)成(cheng)操作很簡單，但由于(yu)pH，離子(zi)強(qiang)(qiang)度(du)存在或(huo)(huo)(huo)已知會影(ying)(ying)響離子(zi)強(qiang)(qiang)度(du)Zr(IV)顆(ke)粒(li)的(de)聚集(ji)和(he)重(zhong)組的(de)其他因素(su)的(de)影(ying)(ying)響，難以理解(jie)和(he)優化。在許多情況下，由于(yu)平(ping)均尺寸范圍為(wei)(wei)納米(mi)至微米(mi)，吸附劑(ji)的(de)特(te)定面(mian)積為(wei)(wei)Zr在常規合(he)(he)(he)成(cheng)中(zhong)，顆(ke)粒(li)孔堵塞并下降，不(bu)受控(kong)制(zhi)(zhi)。我們認為(wei)(wei)，在合(he)(he)(he)成(cheng)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)結合(he)(he)(he)粒(li)子(zi)表面(mian)或(huo)(huo)(huo)核的(de)絡合(he)(he)(he)（或(huo)(huo)(huo)螯(ao)合(he)(he)(he)）配(pei)體，有助于(yu)控(kong)制(zhi)(zhi)分散金屬的(de)生長和(he)*終粒(li)度(du)分布。有機(ji)酸已被證明處(chu)于(yu)成(cheng)核和(he)聚合(he)(he)(he)階段。該方(fang)法尚(shang)未系(xi)統地用(yong)(yong)于(yu)包含Zr納米(mi)顆(ke)粒(li)負載(zai)(zai)在活性炭等碳表面(mian)，因此(ci)采用(yong)(yong)高機(ji)械強(qiang)(qiang)度(du)、優良的(de)流(liu)通系(xi)統滲透性和(he)高活性炭表面(mian)，用(yong)(yong)于(yu)飲(yin)用(yong)(yong)水系(xi)統的(de)脫(tuo)氟(fu)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)。本研究的(de)目的(de)是利用(yong)(yong)草酸作為(wei)(wei)浸(jin)(jin)漬過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)復合(he)(he)(he)配(pei)體來控(kong)制(zhi)(zhi)含量Zr(Ⅳ)顆(ke)粒(li)粒(li)徑，提出可能的(de)氟(fu)吸附機(ji)制(zhi)(zhi)，提高顆(ke)粒(li)活性炭的(de)氟(fu)吸附能力。

　　鋯改性用于活性炭

　　根據考慮了Zr(IV)/有機封端劑(ji)(Zr / OA)在(zai)實驗設計中(zhong)(zhong)，采用鋯(gao)浸漬(zi)活(huo)性炭(tan)(tan)，以確定(ding)具(ju)有*高氟吸(xi)附能力(li)的(de)吸(xi)附劑(ji)。添(tian)加(jia)活(huo)性炭(tan)(tan)Zr 2  ?15 %的(de)ZrOClO 2 ·8H 2 O溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)。然(ran)后(hou)(hou)，將(jiang)浸漬(zi)活(huo)性炭(tan)(tan)和(he)10mL的(de)0.01-12.將(jiang)2%的(de)草(cao)酸溶(rong)液(ye)(ye)(ye)混合1天，然(ran)后(hou)(hou)過濾、漂洗和(he)60%℃干(gan)燥12小時。由(you)此產生的(de)浸漬(zi)活(huo)性炭(tan)(tan)稱為(wei)ZrOx-AC。將(jiang)F400加(jia)入到ZrOClO 2 ·8H 2 O在(zai)溶(rong)液(ye)(ye)(ye)中(zhong)(zhong)，獲得的(de)材料是鋯(gao)改性活(huo)性炭(tan)(tan)。所有浸漬(zi)過程均為(wei)25℃進行。

　　活性(xing)炭吸附(fu)氟(fu)化物機理

　　這(zhe)里使用的(de)多種光譜技術與(yu)電位滴定(ding)提供了關于(yu)Zr-活(huo)性(xing)(xing)炭浸漬草酸(ZrOx-AC)氟(fu)化物吸(xi)附(fu)過程中有價值的(de)信息。光譜分(fen)析確定(ding)了商業活(huo)性(xing)(xing)炭(F400)參與(yu)氟(fu)化物吸(xi)收(shou)Zr(IV)主要的(de)離子錨定(ding)官能團。此外(wai)，這(zhe)些分(fen)析有助于(yu)確定(ding)碳表面(mian)氟(fu)氧化鋯的(de)類型。

　　因此(ci)，根據本研究中的(de)所有證據，可以假設氟吸附機制（上(shang)圖）。首先，ZrOCl 2(ZrOOH  或[Zr(OH)2   x ·(4-x)H 2 O] 4 (8-4x) )的(de)水解Zr(IV)-COOH通過靜電相互作(zuo)用(yong)(yong)形(xing)成(cheng)形(xing)成(cheng)CO-Zr鍵。考慮到(dao)鋯(IV)能(neng)形(xing)成(cheng)四(si)面體和八面體的(de)聚(ju)合物結構。因此(ci)，可以提(ti)出(chu)活性炭表面氧官能(neng)度的(de)**相互作(zuo)用(yong)(yong)，見圖。

　　簡而(er)言(yan)之，表(biao)示活性(xing)炭(tan)Zr在混合過程中加(jia)(jia)入草(cao)酸可以使(shi)氟(fu)吸附簡單(dan)Zr摻雜的(de)(de)AC下(xia)以1.05的(de)(de)*佳Zr / OA比(bi)提高3倍。我(wo)們(men)的(de)(de)工作(zuo)表(biao)明，增(zeng)強(qiang)機制涉及Zr離子(zi)的(de)(de)OA它控制成核，限制在常規方法中Zr分散的(de)(de)ZrO 二顆粒(li)的(de)(de)生長。鋯活性(xing)表(biao)面(mian)(mian)積增(zeng)加(jia)(jia)，與(yu)活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)(mian)位(wei)點有(you)關OA分子(zi)復合物的(de)(de)形式留下(xia)了一(yi)些高活性(xing)Zr。*后，從Zr-羥基交換在草(cao)酸鹽的(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)位(wei)置Zr = O氟(fu)離子(zi)與(yu)鋯離子(zi)的(de)(de)正(zheng)電荷相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)。