mg-fe-ce复合金属氧化物对饮用水中氟离子的吸附特性研究.pdf

中国水利水电科学研究院 第12届青年学术交流会论文 文章编号： Mg -Fe -Ce复合金属氧化物对饮用水中氟离子的吸附特性 研究 1,2 1,2* 1,2 1,2 1,2 董长娟 ，邬晓梅 ，胡孟 ，宋卫坤 ，李晓琴 ( 1.中国水利水电科学研究院水利研究所，北京 100048； 国家节水灌溉北京工程技术研究中心，北京 100048) 摘要：我国高氟水分布广泛，危害严重，饮用水除氟是一项亟待解决的任务，寻求除氟效率高、经济实用的吸附 除氟材料具有重大的意义。本文研究制备了Mg-Fe-Ce复合金属氧化物吸附材料，考察评价了该吸附剂的除氟吸附速率 和吸附等温线，分析了pH和共存阴离子对除氟吸附性能的影响。结果表明，Mg-Fe-Ce复合金属氧化物最佳适用pH范围 3- - 为偏酸性，PO4 和F 存在竞争吸附，但在中性pH和水中常见阴离子共存条件下，仍表现了较好的除氟吸附性能，有利 于其在处理实际高氟地下水中的应用。 关键词：Mg-Fe-Ce复合金属氧化物；吸附；除氟 1 研究背景 氟是人体必须的微量元素之一，但长期摄入过量的氟元素对人体产生很大的危害，其中常见的氟 中毒病症有氟骨症、氟斑牙等。我国的高氟水分布广泛，影响人口众多，亟需实用除氟技术。 目前，去除饮用水中氟离子的方法主要有：吸附法、混凝沉淀法、反渗透法和离子交换法等。其 中，吸附法具有出水水质稳定、工艺流程简单、经济实惠等优点，被认为是最适合小型社区和偏远农 [1-3] 村地区的除氟方法 ，已被国内外广泛应用。但多年的高氟水处理工程实践表明传统除氟吸附材料存 在吸附容量低、适用性差等问题，因此亟需吸附性能优良、经济实用的新型除氟材料。一些研究表明 [4,5] ，稀土（Ce、La等）多价金属氧化物对氟的亲和性强，具有良好的吸附除氟性能，但其成本较高。 本研究从实用和适用性出发，综合考虑稀土金属（水合）氧化物对氟的高亲和性和Mg 、Fe等金属（水 合）氧化物的成本优势，研制了Mg-Fe-Ce复合金属氧化物吸附材料，并对其开展了一系列的除氟性能 试验研究。 2 实验部分 2.1 实验材料和仪器 实验中所用的NaF 、HCl、NaOH 、Na SO 、NaCl 、NaNO 、Na SO 、MgCl ·6H O、 2 4 3 2 4 2 2 FeSO 和Ce(SO ) ·4H O等化学试剂，均为分析纯，北京化工厂等生产。pH值测量用的是 HM-14P型PH 4 4 2 2 计，氟离子浓度由IM －40S型氟离子选择性电极分析得到。 2.2 Mg-Fe-Ce吸附剂的制备 制备一定浓度比例的Mg(III) 、Fe(II) 、Ce(Ⅳ)溶液，完全溶解并混合均匀 后，在均匀搅拌状态下往溶液中滴加一定浓度的NaOH溶液，达到终点pH后，维持平衡pH30分钟后陈 o 化12h，将所得沉淀物用蒸馏水多次冲洗并离心后，在65 C下进行干燥24h 。使用时将材料研磨，制备 成Mg-Fe-Ce复合金属氧化物粉末材料进行实验。 2.3 吸附实验 吸附动力学实验：分别配制1L初始氟离子浓度为10mg/L,50mg/L的氟化钠溶液，将调节 pH为7±0.3 。在均匀搅拌状态下各加入Ｍg-Fe-Ce吸附剂0.2g，在不同的时间点取样，24h后结束。 pH边实验：分别配制100mL初始氟离子浓度为10mg/L,50mg/L的氟化钠溶液，将其倒入250mL锥 收稿日期： 论文未公开发表过。 基金项目：十二五国家科技计划课题(2012BAJ25B08) ；中国水利水电科学研究院重点科研专项（节集1347 ） 作者简介：董长娟 （1986- ），女，籍贯山东，硕士，主要从事农村供水工作。 E_mail: jndcj0531@163.com * 通讯作者，E_mail: wuxm@ 形瓶中，吸附剂投加量为150mg/L。依次将pH分别调节为3～10之间，置于恒温振荡培养箱中，设定温 度为25℃，