活性炭去除氟化物

　　用鋯(gao)(gao)浸(jin)漬或沉淀(IV)氟吸附(fu)通常在改(gai)(gai)性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭時得(de)到改(gai)(gai)善。這些雜化(hua)吸附(fu)劑可以通過控制浸(jin)漬條(tiao)件(jian)來改(gai)(gai)善，這已經確定Zr組裝和分散(san)在活性(xing)(xing)炭表面。活性(xing)(xing)炭在這里(li)使(shi)用Zr(IV)與(yu)草酸(suan)(OA)共同(tong)改(gai)(gai)性(xing)(xing)，使(shi)鋯(gao)(gao)分散(san)體*大化(hua)，增強氟化(hua)物(wu)吸附(fu)。吸附(fu)實驗在pH7和25℃氟濃度為(wei)40 mg L -1。活性(xing)(xing)炭經過OA / Zr氟化(hua)物(wu)吸附(fu)的(de)*佳條(tiao)件(jian)是改(gai)(gai)性(xing)(xing)。電位滴定顯示，改(gai)(gai)性(xing)(xing)后的(de)活性(xing)(xing)炭(鋯(gao)(gao)改(gai)(gai)性(xing)(xing)活性(xing)(xing)炭)在pH正電荷(he)低(di)于7，分析表明(ming)鋯(gao)(gao)離子(zi)主(zhu)要與(yu)活性(xing)(xing)炭表面的(de)羧基相互作用。

　　此外(wai)，氟(fu)化物(wu)可以存在于飲用水(shui)(shui)中(zhong)，約0.7毫克(ke)L -1的(de)水(shui)(shui)平被認為是有(you)(you)益的(de)，但如(ru)果超過1.5毫克(ke)L -1則有(you)(you)害。飲用水(shui)(shui)或地(di)(di)下水(shui)(shui)(飲用水(shui)(shui)的(de)主要來源(yuan)之一(yi))攝入高氟(fu)化物(wu)濃度(du)會(hui)造成危害，嚴重時會(hui)導致氟(fu)中(zhong)毒(牙齒和(he)骨(gu)骼異常)或神經損傷。氟(fu)化物(wu)濃度(du)，*多30毫克(ke)的(de)L -世(shi)界(jie)上許多地(di)(di)區都能找到地(di)(di)下水(shui)(shui)，而(er)且它至少存在于25個國家。

　　許多研(yan)究集中(zhong)在(zai)從(cong)水(shui)溶(rong)液中(zhong)去除(chu)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)工程的(de)(de)吸附劑，包括氧化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁(lv)、粘土、礦物(wu)(wu)(wu)質和植物(wu)(wu)(wu)、活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)和納米管 ，稀有氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)、聚合物(wu)(wu)(wu)和樹脂。還知道，一(yi)些金(jin)(jin)屬(shu)(shu)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)，如鐵、錳、蘭、鋁(lv)、鋯或鈦(tai)，可以顯著增(zeng)加氟(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)吸附能(neng)力。活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)具有天然（未(wei)改性(xing)(xing)）的(de)(de)巨大(da)表面積，是水(shui)中(zhong)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)優(you)良(liang)吸附劑，但能(neng)提供(gong)穩定的(de)(de)支持(chi)，實現(xian)強(qiang)氟(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)吸附劑金(jin)(jin)屬(shu)(shu)相的(de)(de)高分散，抑制這些活(huo)(huo)性(xing)(xing)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)顆(ke)粒(li)的(de)(de)燒結或體(ti)積沉淀。當(dang)這種(zhong)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)材料使用鋯鋯時(IV)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)絡合物(wu)(wu)(wu)浸漬時，吸附能(neng)力提高了3-5倍 。提高氟(fu)(fu)(fu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)吸附能(neng)力的(de)(de)關鍵因(yin)素是控制活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表面積和負(fu)載金(jin)(jin)屬(shu)(shu)相的(de)(de)尺(chi)寸分布(bu)。還能(neng)抑制這些活(huo)(huo)性(xing)(xing)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)顆(ke)粒(li)的(de)(de)燒結或體(ti)積沉淀。

　　一(yi)些研究已經集(ji)中(zhong)(zhong)在裝載鋯(gao)上(IV)金(jin)屬鹽(yan)溶液通過(guo)浸(jin)漬(zi)或(huo)沉淀轉化為(wei)(wei)幾種(zhong)吸附(fu)劑(ji)。雖然這種(zhong)合(he)(he)成(cheng)(cheng)操作很(hen)簡單(dan)，但由于pH，離子強(qiang)度(du)存(cun)在或(huo)已知會(hui)影響離子強(qiang)度(du)Zr(IV)顆(ke)粒(li)(li)的(de)聚集(ji)和(he)(he)重組(zu)的(de)其他因(yin)素的(de)影響，難(nan)以理解和(he)(he)優(you)化。在許多(duo)情況下，由于平(ping)均(jun)尺寸(cun)范圍為(wei)(wei)納(na)(na)米至微米，吸附(fu)劑(ji)的(de)特定面積為(wei)(wei)Zr在常規合(he)(he)成(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)，顆(ke)粒(li)(li)孔堵塞并下降，不受控制(zhi)。我們認為(wei)(wei)，在合(he)(he)成(cheng)(cheng)過(guo)程中(zhong)(zhong)結合(he)(he)粒(li)(li)子表(biao)面或(huo)核的(de)絡(luo)合(he)(he)（或(huo)螯合(he)(he)）配體，有助(zhu)于控制(zhi)分散金(jin)屬的(de)生長和(he)(he)*終粒(li)(li)度(du)分布(bu)。有機酸(suan)已被(bei)證明處于成(cheng)(cheng)核和(he)(he)聚合(he)(he)階段。該方法尚未系(xi)(xi)統地(di)用(yong)于包(bao)含Zr納(na)(na)米顆(ke)粒(li)(li)負載在活性(xing)炭(tan)等碳表(biao)面，因(yin)此采用(yong)高機械(xie)強(qiang)度(du)、優(you)良的(de)流通系(xi)(xi)統滲透性(xing)和(he)(he)高活性(xing)炭(tan)表(biao)面，用(yong)于飲用(yong)水系(xi)(xi)統的(de)脫氟過(guo)程。本研究的(de)目的(de)是利用(yong)草酸(suan)作為(wei)(wei)浸(jin)漬(zi)過(guo)程中(zhong)(zhong)的(de)復合(he)(he)配體來控制(zhi)含量Zr(Ⅳ)顆(ke)粒(li)(li)粒(li)(li)徑，提出可能的(de)氟吸附(fu)機制(zhi)，提高顆(ke)粒(li)(li)活性(xing)炭(tan)的(de)氟吸附(fu)能力。

　　鋯改性用于活性炭

　　根據考慮(lv)了Zr(IV)/有機封端劑(Zr / OA)在實(shi)驗設計中，采用鋯浸(jin)(jin)漬活(huo)性(xing)炭，以確定具有*高氟吸附能力的(de)吸附劑。添加活(huo)性(xing)炭Zr 2  ?15 %的(de)ZrOClO 2 ·8H 2 O溶液(ye)中。然后(hou)，將(jiang)浸(jin)(jin)漬活(huo)性(xing)炭和(he)10mL的(de)0.01-12.將(jiang)2%的(de)草酸(suan)溶液(ye)混合1天，然后(hou)過濾、漂洗(xi)和(he)60%℃干(gan)燥12小(xiao)時(shi)。由此產生的(de)浸(jin)(jin)漬活(huo)性(xing)炭稱為ZrOx-AC。將(jiang)F400加入到ZrOClO 2 ·8H 2 O在溶液(ye)中，獲(huo)得的(de)材料是(shi)鋯改(gai)性(xing)活(huo)性(xing)炭。所有浸(jin)(jin)漬過程均為25℃進行。

　　活性(xing)炭吸(xi)附(fu)氟化物機理

　　這里(li)使用的(de)(de)多種光譜技術與電位(wei)滴定提供了關于(yu)Zr-活性炭浸漬草酸(suan)(ZrOx-AC)氟化(hua)物吸(xi)附過程(cheng)中有價值(zhi)的(de)(de)信息。光譜分析確(que)定了商業活性炭(F400)參(can)與氟化(hua)物吸(xi)收Zr(IV)主(zhu)要的(de)(de)離(li)子錨定官能(neng)團。此外，這些分析有助于(yu)確(que)定碳表面氟氧化(hua)鋯的(de)(de)類型。

　　因此，根(gen)據本研(yan)究中的所有(you)證據，可(ke)以假設氟吸附(fu)機制（上(shang)圖(tu)）。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通過靜電(dian)相互作用形成(cheng)形成(cheng)CO-Zr鍵。考慮到鋯(gao)(IV)能(neng)形成(cheng)四面體(ti)和八面體(ti)的聚合物結構。因此，可(ke)以提出(chu)活性炭(tan)表面氧官能(neng)度的**相互作用，見(jian)圖(tu)。

　　簡而言之，表示活性(xing)(xing)炭Zr在(zai)混合過程中加入草酸(suan)(suan)可以(yi)使氟吸(xi)附簡單Zr摻雜的(de)AC下以(yi)1.05的(de)*佳(jia)Zr / OA比提高(gao)3倍。我們的(de)工作表明，增強機制涉及(ji)Zr離(li)子(zi)的(de)OA它控制成核(he)，限制在(zai)常規(gui)方法(fa)中Zr分散的(de)ZrO 二顆粒(li)的(de)生長。鋯(gao)活性(xing)(xing)表面(mian)積增加，與活性(xing)(xing)炭表面(mian)位點(dian)有關OA分子(zi)復合物的(de)形式留下了一些高(gao)活性(xing)(xing)Zr。*后，從Zr-羥基交換(huan)在(zai)草酸(suan)(suan)鹽的(de)表面(mian)位置(zhi)Zr = O氟離(li)子(zi)與鋯(gao)離(li)子(zi)的(de)正電荷(he)相(xiang)互作用。