氟是维持人体生理活动不可缺少的微量元素之一,机体摄入适量的氟可以有效的预防龋齿。一些自然活动和人类的工业生产会导致饮用水中的氟离子处于不正常的范围,从而造成水体污染,对人体造成不利的影响,影响植物生长,严重者可能导致氟骨病。含氟废水的处理引起了人们的广泛关注,固体吸附法因其具有出水稳定,工艺流程简单,经济实惠等优点成为处理含氟废水的有效方法。吸附法除氟的关键是研制高效、经济的吸附剂。羟基磷灰石在自然界中存在非常广泛,由于其优良的生物性能、离子交换性能以及优异的吸附性能,受到了众多研究者的广泛关注。本论文在国内外同类研究的基础上,采用溶胶-凝胶法人工合成了三种不同结构、性状的羟基磷灰石,即普通羟基磷灰石,碳羟基磷灰石,棒状羟基磷灰石,制备三种羟基磷灰石的原料和条件有所差异。对合成的三种粉体进行了X射线衍射(XRD)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、N2吸附-脱附测定(BET)。结果表明:制得的三种粉体均为纯相、纳米尺寸的羟基磷灰石,分散性较好,棒状羟基磷灰石的晶形优于其他两种羟基磷灰石,普通羟基磷灰石、碳羟基磷灰石、棒状羟基磷灰石均为有孔结构,XRD计算粒径分别为24.39、14.72、24.91nm,比表面积分别为53.50、56.42、24.63 m2/g,比表面积越大越有利于氟离子的吸附。Zeta电位表明羟基磷灰石的表面全部为负电荷,滴定实验可以表明羟基磷灰石对氟离子发生了吸附。本研究中以氟化钠溶液为模拟废水,羟基磷灰石对氟离子的吸附可以分为两个部分,包括普通羟基磷灰石对氟离子的吸附以及三种不同类型羟基磷灰石对氟离子吸附能力比较的研究。分别考察了初始氟离子浓度、吸附时间、pH值、吸附温度等因素对吸附效果的影响。确定了平衡吸附时间,绘制了吸附等温线,对吸附动力学和热力学进行了研究,计算得到了活化能,初步探讨了普通羟基磷灰石对氟离子的吸附机理。在相同条件下比较了三种羟基磷灰石对氟离子吸附能力的强弱。结果表明:普通羟基磷灰石吸附氟离子的实验数据分别利用Freundlich等温线模型和Langmuir等温线模型进行模拟,发现普通羟基磷灰石对氟离子的吸附符合Langmuir等温线方程,RL值表明氟离子易于被纳米羟基磷灰石吸附。普通羟基磷灰石对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学过程,线性良好,吸附时间为180min时即可达到吸附平衡。pH值对氟离子的吸附有着明显的影响,在pH值大约为6时,有最大吸附量,在pH=4～6时,吸附量随pH值的增加而升高,在pH=6～12时则相反。反应温度对氟离子的吸附影响很大,随着温度的升高,吸附量越来越大,求得吸附活化能为17.66kJ/mol。吸附机理可解释为氟离子在普通羟基磷灰石表面的特性吸附以及与羟基磷灰石晶格中的OH-发生了离子交换作用。在普通羟基磷灰石吸附氟离子的方法基础上,对三种羟基磷灰石吸附氟离子的能力强弱进行了比较。研究表明:普通羟基磷灰石、碳羟基磷灰石、棒状羟基磷灰石对氟离子的吸附均符合Langmuir等温线模型,吸附动态过程符合拟二级反应动力学方程。分别考察不同氟离子初始浓度、不同吸附时间、不同pH对氟离子吸附的影响,可以判断三种羟基磷灰石对氟离子吸附能力的大小为碳羟基磷灰石>普通羟基磷灰石>棒状羟基磷灰石。