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在中国有220万平方公里土地的人们正面临着饮用水中氟超标引起的地方性氟中毒的危害。而吸附技术因为它的低成本和易操作而被认为最有前途的除氟技术。在本研究中利用茶渣为基础制备了一系列除氟生物吸附剂,并对其理化特征、吸附特性及吸附机理等进行探讨。主要研究内容如下:1.本研究通过分别将铁、铝和铁铝铁和铝的氧化物负载在茶渣上制得一种低价高效的除氟生物吸附剂(Tea-Fe,Tea-Al和Tea-Al-Fe)。研究了料液比、氟离子初始浓度、吸附时间和溶液初始pH对生物吸附剂吸附氟的影响。实验表明:在料液比为0.4~8 g/L范围内,随着料液比增加吸附剂的除氟率也随之增大,Tea-Al和Tea-Al-Fe在料液比为2 g/L时达到最大除氟率,之后料液比继续增加除氟率变化并不明显;吸附剂在吸附的前30 min吸附速度较快并在120 min时达到吸附平衡状态;吸附剂的吸附容量均随着初始浓度增加而增大并逐渐达到饱和;溶液的pH对吸附剂吸附容量有较大影响,Tea-Al和Tea-Al-Fe在pH为4.0到8.0范围内都有较好的吸附效果。2.吸附剂Tea-Al-Fe在溶液初始pH为5.0到10.0范围内吸附后溶液中残留的铝离子和铁离子均低于WHO饮用水标准而不会造成二次污染。Raw tea waste,Tea-Fe,Tea-Al和Tea-Al-Fe对氟离子的吸附均符合Langmuir吸附等温线,计算出的理论最大吸附量分别为3.83,10.47,13.79和18.52 mg/g。拟二级动力学模型均可较好描述实验结果(R2>0.99),说明合成的生物吸附剂吸附过程均为化学吸附。扫描电镜(SEM),能谱(EDS),X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)表征表明铁铝复合改性吸附剂(Tea-Al-Fe)吸附效果明显优于铁铝单独改性吸附剂(Tea-Fe和Tea-Al),这是由于在改性过程中形成了Al-O-Fe从而使铁铝氧化物在吸附过程中发生协同作用。3.为了提高茶渣生物吸附剂的吸附容量,采用阴离子聚丙烯酰胺(APAM)和水合氧化铝复合改性茶渣制得一种新型低价生物吸附剂(Tea-APAM-Al)。并研究了溶液初始pH、料液比、氟离子初始浓度、吸附时间和共存阴离子对生物吸附剂吸附氟的影响。研究表明Tea-APAM-Al在pH为4.0~9.0范围内都有良好的吸附效果;随着Tea-APAM-Al吸附剂料液比从0.4 g/L增加到1.2g/L,氟的去除率从71.5%增加到89.7%;Tea-APAM-Al吸附容量随着氟离子初始浓度增加而增加并逐渐趋于饱和;在氟离子初始浓度为10、20和30 mg/L时,Tea-APAM-Al在吸附的前20 min即可吸附溶液中90%的氟离子并在180 min后吸附达到平衡。4.实验表明除了碳酸氢根外其他共存离子(硝酸根、氯离子、硫酸根)对吸附剂吸附效果没有显著影响。吸附过程很好的符合Langmuir吸附等温线和拟二级动力学模型,并且理论最大吸附量为42.14 mg/g。SEM,EDS,XRD,FTIR和XPS表征表明Tea-APAM-Al吸附机理主要为氟离子与吸附剂中的氢氧根和硫酸根发生离子交换,其中在低氟浓度(100 mg/L)时以硫酸根交换为主。本文采用农业废弃物茶渣,通过改性制备除氟吸附剂。该吸附剂具有吸附性能良好、金属残留低和环境友好等优点。同时为解决茶产业链中茶叶废弃物综合利用问题提供了新的思路。因此,本研究的开展具有一定的经济效益、环境效益。