活性炭去除氟化物

　　用(yong)(yong)鋯(gao)(gao)(gao)浸漬(zi)或沉淀(IV)氟(fu)吸(xi)附通常(chang)在(zai)改(gai)(gai)(gai)性(xing)活性(xing)炭(tan)時得到改(gai)(gai)(gai)善(shan)。這些雜化(hua)吸(xi)附劑可(ke)以通過控制(zhi)浸漬(zi)條件來改(gai)(gai)(gai)善(shan)，這已經(jing)確定Zr組(zu)裝和(he)分(fen)散在(zai)活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)。活性(xing)炭(tan)在(zai)這里使用(yong)(yong)Zr(IV)與(yu)草酸(OA)共同改(gai)(gai)(gai)性(xing)，使鋯(gao)(gao)(gao)分(fen)散體*大化(hua)，增(zeng)強氟(fu)化(hua)物吸(xi)附。吸(xi)附實(shi)驗(yan)在(zai)pH7和(he)25℃氟(fu)濃度為40 mg L -1。活性(xing)炭(tan)經(jing)過OA / Zr氟(fu)化(hua)物吸(xi)附的(de)*佳(jia)條件是(shi)改(gai)(gai)(gai)性(xing)。電位滴定顯示，改(gai)(gai)(gai)性(xing)后的(de)活性(xing)炭(tan)(鋯(gao)(gao)(gao)改(gai)(gai)(gai)性(xing)活性(xing)炭(tan))在(zai)pH正電荷低于7，分(fen)析表(biao)明鋯(gao)(gao)(gao)離子(zi)主(zhu)要與(yu)活性(xing)炭(tan)表(biao)面(mian)的(de)羧基相互作(zuo)用(yong)(yong)。

　　此外，氟(fu)化(hua)物(wu)可(ke)以存(cun)在(zai)于飲(yin)用水(shui)(shui)中，約0.7毫(hao)克L -1的水(shui)(shui)平被認為是(shi)有益的，但如果超過1.5毫(hao)克L -1則有害(hai)。飲(yin)用水(shui)(shui)或(huo)地(di)下(xia)水(shui)(shui)(飲(yin)用水(shui)(shui)的主要來(lai)源之一)攝(she)入高氟(fu)化(hua)物(wu)濃度(du)(du)會造成(cheng)危(wei)害(hai)，嚴(yan)重時會導致氟(fu)中毒(牙齒和(he)骨骼異常(chang))或(huo)神經(jing)損(sun)傷。氟(fu)化(hua)物(wu)濃度(du)(du)，*多30毫(hao)克的L -世界上(shang)許多地(di)區都能找到地(di)下(xia)水(shui)(shui)，而且(qie)它至(zhi)少(shao)存(cun)在(zai)于25個國家。

　　許(xu)多(duo)研(yan)究集中(zhong)在(zai)從水(shui)溶液中(zhong)去(qu)除氟(fu)化物工(gong)程(cheng)的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)，包括氧(yang)化鋁、粘土(tu)、礦物質和植物、活性(xing)炭和納米管 ，稀有(you)氧(yang)化物、聚合物和樹脂。還(huan)知(zhi)道，一些金屬(shu)氧(yang)化物，如(ru)鐵、錳、蘭(lan)、鋁、鋯或(huo)鈦，可以(yi)顯著增加氟(fu)化物的(de)(de)吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力。活性(xing)炭具有(you)天(tian)然（未改性(xing)）的(de)(de)巨(ju)大表面積(ji)(ji)，是水(shui)中(zhong)氟(fu)化物的(de)(de)優良吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)，但能(neng)提供穩定的(de)(de)支持，實現強氟(fu)化物吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)劑(ji)金屬(shu)相(xiang)(xiang)的(de)(de)高分散，抑(yi)制這些活性(xing)金屬(shu)顆(ke)粒(li)的(de)(de)燒結或(huo)體積(ji)(ji)沉淀。當這種活性(xing)炭材料使用鋯鋯時(shi)(IV)金屬(shu)絡合物浸漬時(shi)，吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力提高了3-5倍 。提高氟(fu)化物吸(xi)(xi)附(fu)(fu)(fu)能(neng)力的(de)(de)關鍵因素(su)是控制活性(xing)炭表面積(ji)(ji)和負載金屬(shu)相(xiang)(xiang)的(de)(de)尺寸分布。還(huan)能(neng)抑(yi)制這些活性(xing)金屬(shu)顆(ke)粒(li)的(de)(de)燒結或(huo)體積(ji)(ji)沉淀。

　　一些研究(jiu)已經(jing)集(ji)(ji)中在(zai)(zai)裝載鋯上(IV)金屬(shu)鹽(yan)溶液(ye)通(tong)過(guo)浸漬或(huo)沉(chen)淀轉化為(wei)(wei)幾種(zhong)吸(xi)附(fu)劑(ji)。雖(sui)然這種(zhong)合(he)(he)成(cheng)操作很簡單，但由(you)于(yu)pH，離子強度存在(zai)(zai)或(huo)已知會(hui)影響(xiang)離子強度Zr(IV)顆(ke)粒(li)的(de)(de)(de)(de)(de)聚集(ji)(ji)和重組的(de)(de)(de)(de)(de)其他因素的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，難以理解(jie)和優化。在(zai)(zai)許多情況下(xia)，由(you)于(yu)平均尺(chi)寸范圍為(wei)(wei)納(na)米(mi)至微米(mi)，吸(xi)附(fu)劑(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)特定(ding)面積為(wei)(wei)Zr在(zai)(zai)常規(gui)合(he)(he)成(cheng)中，顆(ke)粒(li)孔堵塞(sai)并(bing)下(xia)降，不受控(kong)制(zhi)。我們(men)認為(wei)(wei)，在(zai)(zai)合(he)(he)成(cheng)過(guo)程(cheng)中結合(he)(he)粒(li)子表(biao)面或(huo)核(he)的(de)(de)(de)(de)(de)絡合(he)(he)（或(huo)螯合(he)(he)）配體，有助于(yu)控(kong)制(zhi)分散金屬(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)生長和*終粒(li)度分布(bu)。有機酸(suan)已被證明(ming)處于(yu)成(cheng)核(he)和聚合(he)(he)階段。該方法尚未(wei)系統(tong)(tong)地(di)用(yong)于(yu)包含Zr納(na)米(mi)顆(ke)粒(li)負(fu)載在(zai)(zai)活性炭等(deng)碳表(biao)面，因此采用(yong)高(gao)(gao)(gao)機械強度、優良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)流通(tong)系統(tong)(tong)滲透(tou)性和高(gao)(gao)(gao)活性炭表(biao)面，用(yong)于(yu)飲用(yong)水系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)脫(tuo)氟(fu)過(guo)程(cheng)。本研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)是利用(yong)草酸(suan)作為(wei)(wei)浸漬過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)(de)(de)復合(he)(he)配體來控(kong)制(zhi)含量Zr(Ⅳ)顆(ke)粒(li)粒(li)徑，提(ti)出可能的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)吸(xi)附(fu)機制(zhi)，提(ti)高(gao)(gao)(gao)顆(ke)粒(li)活性炭的(de)(de)(de)(de)(de)氟(fu)吸(xi)附(fu)能力(li)。

　　鋯改性用于活性炭

　　根據考慮了Zr(IV)/有(you)(you)機封端劑(Zr / OA)在實驗設計中，采(cai)用鋯浸(jin)(jin)漬活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)，以確(que)定具有(you)(you)*高氟吸附能力的(de)吸附劑。添(tian)加(jia)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)Zr 2  ?15 %的(de)ZrOClO 2 ·8H 2 O溶液(ye)中。然后(hou)，將浸(jin)(jin)漬活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)和10mL的(de)0.01-12.將2%的(de)草酸(suan)溶液(ye)混合1天，然后(hou)過濾(lv)、漂洗(xi)和60%℃干燥12小時。由此產生的(de)浸(jin)(jin)漬活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)稱為(wei)ZrOx-AC。將F400加(jia)入(ru)到ZrOClO 2 ·8H 2 O在溶液(ye)中，獲得的(de)材料是鋯改性(xing)活(huo)(huo)(huo)性(xing)炭(tan)(tan)(tan)。所有(you)(you)浸(jin)(jin)漬過程均為(wei)25℃進(jin)行。

　　活性炭吸附氟化(hua)物機(ji)理(li)

　　這(zhe)里使用(yong)的(de)多種光譜技術與(yu)(yu)電(dian)位滴定(ding)提供了(le)關于Zr-活性(xing)炭浸漬草(cao)酸(suan)(ZrOx-AC)氟化物(wu)吸附過程中有價(jia)值的(de)信息。光譜分析確定(ding)了(le)商業(ye)活性(xing)炭(F400)參(can)與(yu)(yu)氟化物(wu)吸收Zr(IV)主要的(de)離(li)子(zi)錨定(ding)官能團(tuan)。此(ci)外，這(zhe)些(xie)分析有助于確定(ding)碳表面(mian)氟氧化鋯(gao)的(de)類型。

　　因此(ci)，根據本研究(jiu)中的所有證據，可以假(jia)設氟吸附機制（上圖(tu)）。首(shou)先，ZrOCl 2(ZrOOH  或[Zr(OH)2   x ·(4-x)H 2 O] 4 (8-4x) )的水解Zr(IV)-COOH通過靜電相互作用形成(cheng)形成(cheng)CO-Zr鍵。考慮(lv)到鋯(gao)(IV)能(neng)形成(cheng)四面(mian)體(ti)和(he)八面(mian)體(ti)的聚合物結構。因此(ci)，可以提(ti)出(chu)活性(xing)炭表面(mian)氧官能(neng)度的**相互作用，見圖(tu)。

　　簡而(er)言之，表(biao)示活(huo)性(xing)炭Zr在混合(he)(he)過(guo)程中加入草(cao)酸(suan)可以使氟吸附簡單(dan)Zr摻雜的(de)AC下以1.05的(de)*佳(jia)Zr / OA比提高(gao)3倍。我們的(de)工作(zuo)表(biao)明(ming)，增強機制(zhi)涉及Zr離子的(de)OA它控制(zhi)成核(he)，限(xian)制(zhi)在常規方法中Zr分散的(de)ZrO 二顆粒的(de)生長。鋯(gao)活(huo)性(xing)表(biao)面(mian)積增加，與活(huo)性(xing)炭表(biao)面(mian)位(wei)點有關OA分子復合(he)(he)物的(de)形式留下了(le)一(yi)些高(gao)活(huo)性(xing)Zr。*后，從Zr-羥(qian)基(ji)交換在草(cao)酸(suan)鹽(yan)的(de)表(biao)面(mian)位(wei)置(zhi)Zr = O氟離子與鋯(gao)離子的(de)正電(dian)荷(he)相互作(zuo)用。