论文部分内容阅读
氟是人体必需的微量元素之一,维持人体骨骼正常发育,增进骨骼和牙齿强度。如果摄入量过多会导致一类总称为“氟中毒”的疾病,长期摄入高剂量的氟更可导致骨骼变形、关节僵硬、钙化,行走困难,严重者可导致瘫痪。目前,国内外对纳米羟基磷灰石(nHAP)去除氟污染的理论研究与实际应用均较多,但是关于纳米氟磷灰石(nFAP)与无定形磷酸钙(ACP)治理氟污染鲜有报道,尤其是ACP除氟,以及施加低分子量有机酸对ACP的除氟效果影响还未见报。因此本文主要研究nFAP与ACP的除氟效果,以及施加低分子量有机酸对ACP的除氟影响。论文分四个部分：(1)沉淀法制备纳米氟磷灰石(nFAP)及无定形磷酸钙(ACP)的研究通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)和透射电镜(TEM)对其形貌、晶型结构等方面的性能进行了表征。结果表明沉淀法制备的nFAP均为颗粒均匀、纯相态的物质。(2)纳米氟磷灰石的除氟实验本实验通过考察三种材料(nFAP, nFHAP, nHAP)用量、F-溶液浓度、溶液pH、搅拌时间、温度、再生条件,对比三种材料除氟效果。并且运用Freundlich和Langmuir等温吸附方程及一级动力学和二级动力学方程进行拟合,此外还计算了热力学函数AG°、△S°、ΔH°,并初步探讨了可能的吸附机理。实验结果表明,nFAP与nHAP的除氟机理主要为氢键吸附,nFAP与nHAP的除氟效果相当,nFAP的再生能力强于nHAP,所以nFAP可以用于含氟废水的处理。(3)ACP的除氟实验本实验通过考察三种材料(ACP, ACP-nHAP, nHAP)用量、F-溶液浓度、溶液pH、搅拌时间、温度条件,对比三种材料的除氟效果。实验结果表明,在pH<5或是温度高于30℃,ACP的除氟效果明显好于nHAP,但是pH>5时,其吸附效果不如nHAP。得出结论：当材料的粒径越小,除氟效果越好,但是当粒径达到无定形状态,其除氟效果受条件影响,当温度较高或是pH较低,无定形状态的除氟效果优于纳米级羟基磷灰石。(4)施加低分子量有机酸对ACP除氟能力的影响本实验选择了草酸、柠檬酸苹果酸作为低分子量有机酸(LMWOAs)的代表。考察在不同ACP加入量、溶液pH值、氟初始浓度、反应时间、反应温度等条件下,LMWOAs对ACP除氟能力的影响。得到结论三种有机酸均促进ACP的除氟能力,其增强程度为柠檬酸>草酸>苹果酸。