第10卷第6期 2010年12月
过程工程学报
The Chincse Jourmal of Process Engineering
颗粒化铁-铝一纳米吸附剂的除氟性能
陈林，王亭杰，金涌，张昱”
(1.清华大学化学工程系，北京100084：2.中国科学院生态环境研究中心，北京100085)
VoL.10 No.6 Dec.2010
摘要：采用在流化床中喷募包覆方法将纳米吸附剂包覆在玻璃珠表面制备颗粒化吸附剂，考察了所制颗粒化纳米铁-铝-铈复合氧化物吸附剂在含氟水中的除氟性能。结果表明，含氟初始浓度为10mg/L时，颗粒化吸附剂的吸附速率符合拟一级反应动力学模型，吸附等温线符合Langmuir吸附模型，饱和吸附量达5.9mg/g.吸附容量随含氟水初始 pH值升高而降低，吸附过程中溶液pH值逐渐趋近于中性；含氟水中其他阴离子对F的吸附存在不同程度的竞争，
竞争离子的影响顺序为NO,"=CI 中图分类号：TQ028.1*5：TU991.2 1前言
文献标识码：A
氟是人体维持正常生理机能活动不可缺少的微量元素之一，但过量摄入会引起氟斑牙、氟骨病、瘫痪等疾病，由于人体摄入的氟主要来自饮用水，所以，必须去除饮用水中过量的氟，使其达到低于1.5mg/L的世界卫生组织标准[}]，与混凝沉淀、反渗透、电渗析等方法相比，吸附法被认为是简洁高效和最有发展前景的饮用水除氟方法(3]
吸附剂制备及其应用于饮用水除氟有较多文献报道，如活性氧化铝[4、浸渍活性氧化铝(})、含碳吸附剂() 铁-锡复合氧化物(7]、氧化铁包覆砂8)、红土颗粒[9)等，及吸附剂的吸附动力学、吸附平律、吸附机理等吸附除氟特性，其中，氧化铝吸附剂在中性条件下吸附容量较低，需经常再生，操作过程复杂，且在水中有铝离子溶出[1]，含碳吸附剂虽然成本低，但其吸附容量也很低["], 合成的金属氧化物粉末吸附剂虽有较高的吸附性能，但由于粒径细小而造成很高的水流阻力，且会对水产生细粉污染，不能直接应用，在情性载体上浸渍或沉积金属氧化物进行吸附除氟时，膜层易脱落(12)
Wu等[13]制备了一种铁-铝-铈复合氧化物纳米吸附剂，最大饱和吸附量达178mg/g.但该吸附剂一次粒径为纳米级，无法直接用作吸附剂滤料，由于纳米吸附剂颗粒粒径很小，直接填充在固定床中进行吸附，不仪水力学传导性能差，床层压降大；且固液分离困难，易造成水的二次污染。因此，为了应用于吸附除氟，必须将这些性能优良的纳米吸附剂进行颗粒化，提高其水力学传导性能，并使其具备良好的吸附性能和颗粒强度，为使其在固定床中用于吸附除氟，本课题组采用在流化
文章编号：1009-606X(2010)06-1200-06
床中喷雾包覆的方法[14]，引入丙烯酸酯和苯乙烯共聚乳液作为粘结剂，将纳米吸附剂喷募包覆在沙子或玻璃珠表面，制成粒径2~3mm的颗粒化吸附剂.这种颗粒化吸附剂具有较高的吸附容量和包覆层强度，可直接工业应用，且易于批量生产，关于铁-铝-铈纳米吸附剂的吸附特性已有一些研究报道[13,15]，但对颗粒化后的吸附剂的吸附行为还未见报道，而颗粒化吸附剂的吸附除氟性能直接影响饮用水处理效果
本工作旨在考察和评价铁-铝-铺纳米吸附剂颗粒化后的吸附性能，研究颗粒化吸附剂的吸附速率、吸附等温线、pH及竞争离子的影响，以评价颗粒化铁-铝铈纳米吸附剂的除氟性能
2实验 2.1材料与试剂
硫酸亚铁(FeSO-7H;O)、硫酸铝[Al2(SO4)-12H,O]、硫酸铺[Ce(SO4)2-4H,O]及NaOH用于制备铁-铝-铈复合氧化物纳米吸附剂：NaF，HCI，HCIO用于配制含氟水；六次甲基四胺、KNO；和钛铁试剂用于配制氟离子电极检测所需的缓冲溶液：NaNOs，NaCI，NaSO4 NaHCOs，NazCONa;PO用于检测竞争离子的影响。上述试剂均为分析纯
实验所用乳液由丙烯酸酯和苯乙烯通过加入乳化剂、引发剂及交联剂等在水相中经乳液聚合制得，乳液粘度为0.02Pa-s，固含率为40%，玻璃化温度为22.75℃，用作吸附剂包覆时的粘结剂.该乳液具有无毒耐水、成膜快、成膜温度低、耐候性好等优点，由清华大学化学工程系高分子研究所研制
收稿日期：2010-10-11，修回日期：2010-11-12
基金项目：国家高技术研究发展计划(863)基金资助项目(编号：2007AA06Z319)
作奢篇介：陈林(1986-），女，福建省厦门市人，博土研究生，化学工程专业；王亭杰，通讯联系人，Tel:010-62788993,E-mail:wangt@tsinghua.edu.cn 万方数据