活性炭去除氟化物

　　用鋯浸漬(zi)或沉淀(dian)(IV)氟(fu)吸附通(tong)常在改(gai)(gai)性(xing)活性(xing)炭時得到改(gai)(gai)善。這(zhe)些雜化吸附劑可以通(tong)過控(kong)制浸漬(zi)條(tiao)件來改(gai)(gai)善，這(zhe)已經(jing)確定(ding)Zr組(zu)裝和(he)分(fen)散(san)在活性(xing)炭表面(mian)。活性(xing)炭在這(zhe)里使(shi)用Zr(IV)與(yu)草酸(OA)共同改(gai)(gai)性(xing)，使(shi)鋯分(fen)散(san)體*大化，增(zeng)強氟(fu)化物(wu)吸附。吸附實(shi)驗在pH7和(he)25℃氟(fu)濃度(du)為(wei)40 mg L -1。活性(xing)炭經(jing)過OA / Zr氟(fu)化物(wu)吸附的(de)(de)*佳條(tiao)件是(shi)改(gai)(gai)性(xing)。電(dian)位滴定(ding)顯示，改(gai)(gai)性(xing)后的(de)(de)活性(xing)炭(鋯改(gai)(gai)性(xing)活性(xing)炭)在pH正(zheng)電(dian)荷低于(yu)7，分(fen)析表明(ming)鋯離子主要(yao)與(yu)活性(xing)炭表面(mian)的(de)(de)羧基相互(hu)作用。

　　此外(wai)，氟(fu)化物(wu)(wu)可以存(cun)在(zai)于飲(yin)用水(shui)中，約0.7毫克(ke)L -1的(de)水(shui)平被認為是有(you)益的(de)，但如果(guo)超過(guo)1.5毫克(ke)L -1則(ze)有(you)害。飲(yin)用水(shui)或地(di)下(xia)水(shui)(飲(yin)用水(shui)的(de)主要來源之一)攝入高氟(fu)化物(wu)(wu)濃度會造成危害，嚴重時會導致氟(fu)中毒(牙齒和骨骼異(yi)常)或神經損傷。氟(fu)化物(wu)(wu)濃度，*多30毫克(ke)的(de)L -世界上(shang)許(xu)多地(di)區都能找到地(di)下(xia)水(shui)，而且(qie)它(ta)至少存(cun)在(zai)于25個國家。

　　許多(duo)研究集中(zhong)在從水溶液中(zhong)去除氟(fu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)工(gong)程的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)劑，包括氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)鋁、粘(zhan)土、礦物(wu)(wu)(wu)質和(he)植物(wu)(wu)(wu)、活(huo)性(xing)炭和(he)納米(mi)管 ，稀有(you)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)、聚合(he)物(wu)(wu)(wu)和(he)樹脂。還知道，一(yi)些金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)，如鐵、錳、蘭、鋁、鋯(gao)(gao)或鈦，可以顯(xian)著增加氟(fu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力。活(huo)性(xing)炭具有(you)天(tian)然（未(wei)改性(xing)）的(de)(de)(de)(de)巨大表(biao)面(mian)積(ji)，是水中(zhong)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)優良(liang)吸(xi)附(fu)(fu)劑，但(dan)能(neng)提供穩(wen)定的(de)(de)(de)(de)支持(chi)，實(shi)現強氟(fu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)附(fu)(fu)劑金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)高(gao)分(fen)散(san)，抑(yi)制這些活(huo)性(xing)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)顆粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)燒(shao)結或體(ti)積(ji)沉(chen)淀。當這種(zhong)活(huo)性(xing)炭材(cai)料使(shi)用鋯(gao)(gao)鋯(gao)(gao)時(IV)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)絡合(he)物(wu)(wu)(wu)浸漬時，吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力提高(gao)了3-5倍 。提高(gao)氟(fu)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)吸(xi)附(fu)(fu)能(neng)力的(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵因素是控制活(huo)性(xing)炭表(biao)面(mian)積(ji)和(he)負載金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)相(xiang)的(de)(de)(de)(de)尺寸分(fen)布。還能(neng)抑(yi)制這些活(huo)性(xing)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)顆粒(li)(li)的(de)(de)(de)(de)燒(shao)結或體(ti)積(ji)沉(chen)淀。

　　一些研究已經(jing)集中在(zai)裝載鋯上(IV)金(jin)屬鹽溶液通(tong)過(guo)(guo)浸漬(zi)或(huo)沉淀轉化(hua)(hua)為(wei)(wei)幾種(zhong)吸附(fu)劑。雖然這(zhe)種(zhong)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)操作很簡單(dan)，但(dan)由于(yu)(yu)(yu)pH，離(li)子(zi)強(qiang)度(du)存在(zai)或(huo)已知會影(ying)響(xiang)離(li)子(zi)強(qiang)度(du)Zr(IV)顆(ke)(ke)粒(li)的(de)(de)聚(ju)集和(he)(he)重組的(de)(de)其他因(yin)素的(de)(de)影(ying)響(xiang)，難以理解和(he)(he)優(you)化(hua)(hua)。在(zai)許(xu)多情況下(xia)，由于(yu)(yu)(yu)平(ping)均(jun)尺寸(cun)范圍(wei)為(wei)(wei)納(na)米(mi)至(zhi)微米(mi)，吸附(fu)劑的(de)(de)特定(ding)面積為(wei)(wei)Zr在(zai)常規(gui)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)中，顆(ke)(ke)粒(li)孔堵塞并下(xia)降，不(bu)受(shou)控制(zhi)。我們(men)認(ren)為(wei)(wei)，在(zai)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)成(cheng)(cheng)(cheng)過(guo)(guo)程中結合(he)(he)(he)(he)(he)(he)粒(li)子(zi)表(biao)面或(huo)核(he)的(de)(de)絡合(he)(he)(he)(he)(he)(he)（或(huo)螯合(he)(he)(he)(he)(he)(he)）配(pei)體，有(you)助于(yu)(yu)(yu)控制(zhi)分散金(jin)屬的(de)(de)生長和(he)(he)*終粒(li)度(du)分布。有(you)機酸(suan)已被證明處于(yu)(yu)(yu)成(cheng)(cheng)(cheng)核(he)和(he)(he)聚(ju)合(he)(he)(he)(he)(he)(he)階段。該方(fang)法尚未系統(tong)(tong)地用于(yu)(yu)(yu)包含Zr納(na)米(mi)顆(ke)(ke)粒(li)負載在(zai)活(huo)(huo)性(xing)炭等碳表(biao)面，因(yin)此(ci)采用高(gao)機械強(qiang)度(du)、優(you)良的(de)(de)流通(tong)系統(tong)(tong)滲透性(xing)和(he)(he)高(gao)活(huo)(huo)性(xing)炭表(biao)面，用于(yu)(yu)(yu)飲(yin)用水系統(tong)(tong)的(de)(de)脫(tuo)氟(fu)過(guo)(guo)程。本研究的(de)(de)目的(de)(de)是利(li)用草酸(suan)作為(wei)(wei)浸漬(zi)過(guo)(guo)程中的(de)(de)復合(he)(he)(he)(he)(he)(he)配(pei)體來控制(zhi)含量Zr(Ⅳ)顆(ke)(ke)粒(li)粒(li)徑，提(ti)出可能的(de)(de)氟(fu)吸附(fu)機制(zhi)，提(ti)高(gao)顆(ke)(ke)粒(li)活(huo)(huo)性(xing)炭的(de)(de)氟(fu)吸附(fu)能力(li)。

　　鋯改性用于活性炭

　　根據考慮(lv)了(le)Zr(IV)/有機封端(duan)劑(ji)(Zr / OA)在(zai)實驗(yan)設計中，采用鋯浸漬活(huo)(huo)性(xing)炭，以確定具有*高氟吸附(fu)能力的吸附(fu)劑(ji)。添(tian)加活(huo)(huo)性(xing)炭Zr 2  ?15 %的ZrOClO 2 ·8H 2 O溶液(ye)中。然后(hou)，將(jiang)浸漬活(huo)(huo)性(xing)炭和10mL的0.01-12.將(jiang)2%的草酸溶液(ye)混合1天，然后(hou)過濾(lv)、漂(piao)洗和60%℃干燥12小時。由(you)此(ci)產(chan)生的浸漬活(huo)(huo)性(xing)炭稱為ZrOx-AC。將(jiang)F400加入(ru)到ZrOClO 2 ·8H 2 O在(zai)溶液(ye)中，獲得的材(cai)料(liao)是(shi)鋯改性(xing)活(huo)(huo)性(xing)炭。所(suo)有浸漬過程均為25℃進行。

　　活性炭吸附氟化物機理

　　這里使用的多種光(guang)譜(pu)技術(shu)與電位滴定(ding)(ding)提(ti)供了(le)關于(yu)Zr-活性(xing)炭浸漬草酸(ZrOx-AC)氟化(hua)物(wu)吸附過程中有價(jia)值(zhi)的信息。光(guang)譜(pu)分析確定(ding)(ding)了(le)商業活性(xing)炭(F400)參(can)與氟化(hua)物(wu)吸收Zr(IV)主要的離(li)子錨定(ding)(ding)官能(neng)團。此外(wai)，這些分析有助于(yu)確定(ding)(ding)碳表面(mian)氟氧化(hua)鋯的類型。

　　因此，根(gen)據本研究中的所有(you)證據，可以(yi)假設氟(fu)吸附(fu)機(ji)制(zhi)（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(jing)電相(xiang)互作用形(xing)成形(xing)成CO-Zr鍵。考慮到鋯(IV)能形(xing)成四面(mian)體和(he)八(ba)面(mian)體的聚合物結構。因此，可以(yi)提出(chu)活性(xing)炭表(biao)面(mian)氧官能度的**相(xiang)互作用，見(jian)圖(tu)。

　　簡而言之，表(biao)(biao)示(shi)活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)Zr在混合(he)過程中加(jia)入草酸(suan)可以使氟吸附(fu)簡單Zr摻(chan)雜的(de)(de)(de)(de)AC下以1.05的(de)(de)(de)(de)*佳Zr / OA比提高3倍。我們的(de)(de)(de)(de)工作表(biao)(biao)明，增(zeng)強機制涉及Zr離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)OA它控制成核(he)，限制在常(chang)規方法中Zr分(fen)散的(de)(de)(de)(de)ZrO 二顆粒(li)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)長。鋯活(huo)(huo)性(xing)(xing)表(biao)(biao)面(mian)積增(zeng)加(jia)，與活(huo)(huo)性(xing)(xing)炭(tan)表(biao)(biao)面(mian)位(wei)點有關(guan)OA分(fen)子(zi)復(fu)合(he)物的(de)(de)(de)(de)形式留下了一些高活(huo)(huo)性(xing)(xing)Zr。*后，從Zr-羥(qian)基交(jiao)換在草酸(suan)鹽的(de)(de)(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)位(wei)置Zr = O氟離(li)子(zi)與鋯離(li)子(zi)的(de)(de)(de)(de)正電(dian)荷相互作用(yong)。