论文部分内容阅读
水体氟污染目前在全球许多地区广泛存在,各国制定了严格的饮用水与污水氟含量控制标准。吸附法是解决氟污染的主要方法之一。本论文首先通过改良的液相沉淀法合成了超细水合氧化锆(HZO)粉末,详细比较了HZO与其他常见吸附剂的除氟性能差异;而后基于Donnan膜预富集原理,以大孔强碱性离子交换树脂D201为载体,将纳米HZO嵌载入树脂孔内,成功研制出聚苯乙烯基纳米水合氧化锆复合材料HZO-201,并探究其对水体中F的强化吸附行为及作用机理。论文详细研究了溶液pH、竞争离子、接触时间对吸附性能的影响,并通过XPS分析探究了复合材料的强化除氟机理。静态吸附实验表明,在竞争离子(Cl-、SO42-、NO3-、HCO3-)大量共存时,HZO-201相比于活性氧化铝(AA)和D201表现出了更为优异的选择吸附性能。固定床吸附实验结果显示,HZO-201对模拟含氟废水或者实际地表水的有效处理体积均明显优于D201,有效处理能力提高了7-14倍。对于酸性含氟矿冶废水而言,HZO-201的处理体积甚至超过~3000 BV,而同样条件下D201仅能达标处理~4 BV。吸附后的HZO-201可以通过NaOH溶液进行脱附再生,再生后材料可重复利用。HZO-201强化除氟性能缘于其特殊的复合结构:D201载体可预先将目标污染物富集至树脂孔内,负载的纳米HZO则可实现选择性除氟。论文最后以云南实际矿冶废水为处理对象,详细评价了HZO-201在现场实验中的处理能力和性能稳定性。研究结果表明,HZO-201在地表水以及含氟酸性废水除氟领域具有良好的应用前景。