不同改性树脂对饮用水中氟的去除研究
氟是广泛存在于自然界的微量元素，也是人体必须的微量元素之一。饮用水中的氟离子对于人类来说是一柄双刃剑：一方面氟是人体所需的微量元素之一，摄入适量的氟可有效的预防龋齿；而另一方面，氟是亲骨性元素，当摄入过量时，它会影响机体的钙、磷代谢，导致氟斑齿甚至氟骨症等不同程度的氟中毒。几乎所有的天然水中都含有氟离子，平均含量在0.01mg/L-1.50mg/L之间。根据世界卫生组织规定，饮用水中适宜的氟浓度为1.5mg/L。中国是世界上饮水型地方性氟中毒流行最广、危害最严重的国家之一。我国含氟地下水分布广泛，尤其是在东北、华北和西北地区，大约有7226万人饮用超标含氟水，因此，饮用水除氟势在必行。离子交换树脂是一种在溶液中进行离子交换、带功能基团的树脂。利用离子交换树脂可以有效地除去水中的各种金属离子，用阳离子交换树脂除氟属于吸附法中比较新颖的一种方法。本研究将阳离子交换树脂改性为H型树脂、Al型树脂和La型树脂，进行除氟研究，结果表明：改性树脂较未改性树脂可显著提高对水中氟离子的去除效率。吸附时间、外界氟离子浓度、树脂量、pH值对于三种改性树脂的除氟效率都有影响，其中Al改性树脂除氟效果最好，其最佳除氟条件是：吸附时间为16h，吸附浓度为12mg/L，4mg树脂量最好，酸性条件吸附效果好。BET比表面积的测定和IR分析结果表明：Al改性树脂对氟离子的去除效率显著增加，不是由树脂表面孔结构的影响，而是树脂中R-SO<,3>发生变化。
壳聚糖是一种天然的生物高分子多聚糖，因其良好的生物相容性以及无毒无害等特点，在饮用水除氟中显示出了巨大的优越性。本文以壳聚糖为原料制备铁改性壳聚糖树脂，研究其对饮用水中氟离子的吸附性能，探讨饱和吸附时间、氟离子浓度、树脂容量、pH值以及其它离子等因素对吸附的影响。结果发现Al<,13>改性壳聚糖树脂和Fe改性壳聚糖树脂吸附容量大，受pH影响较小，再生简单，去除效果稳定，且Al<,13>改性壳聚糖树脂吸附效果比Fe改性壳聚糖树脂好。Al<,13>改性壳聚糖树脂和Fe改性壳聚糖树脂吸附水中氟离子的最佳时间都为12h，树脂容量为150 μ g/g，其对不同浓度的氟离子均有较好的去除率，保持在80％左右，其中pH值对去除率影响不大。饮用水中所含的PO<,4><'3->对两种改性壳聚糖树脂除氟效率影响未达到显著水平，可不予考虑，而溶液中SO<,4><'2->和Cl<'->均会浓度显著影响改性树脂去除效率，影响随着外界离子浓度增大而增加。吸附后的壳聚糖树脂采用氨水作为再生液可反复使用多次，且再生效果较好。再生后的树脂除氟效率与原树脂相近。壳聚糖树脂是一种良好的氟离子吸附剂，其对于饮用水中氟离子的去除具有很高的研究和应用价值。
水质净化;氟元素去除;离子树脂;壳聚糖树脂
山西大学
硕士
环境科学
李华
2007
中文
TU991.266;TQ425.23
55
2008-08-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）