文章号：0253-2468(2001)增刊-0088-05中国图书馆分类号：X703文献标识码：A中国科学院生态环境研究中心环境水化学国家重点实验室，北京；2.东北大学理学院，沈阳）摘要：利用火电厂废树脂为载体，制备了水合氧化锆氟化物吸附树脂，并讨论了该树脂对氟离子的吸附性能。树脂对氟离子的吸附和解吸与溶液的pH值有关，溶液pH为3.0时吸附效果较好，溶液pH为12时解吸效果较好。对该树脂对氟离子进行了吸附等温线试验，吸附符合吸附等温线。 利用式吸附等温线求得的饱和吸附量，对模拟火电厂含氟废水进行处理，取得了良好的处理效果。关键词：氧化锆负载树脂；脱氟；吸附 an1,2,,,,es,；2.
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氟是地球表面分布最广的元素之一，也是人体维持正常生理活动不可缺少的微量元素之一。人体每日氟摄入量如果长期超过正常每日氟摄入量，就会导致地方性氟中毒。饮水氟含量高是导致地方性氟中毒流行的最基本、最重要的因素之一。长期饮用高氟水可导致氟中毒和氟骨症，轻则引起牙齿退化、釉质脱落，重则引起骨质硬化或骨质疏松、骨骼变形，严重者可导致瘫痪，使人丧失劳动力。据调查统计，我国约有7700万人饮用高氟水。含氟工业废水是一种无机工业废水，涉及行业非常广泛，主要有电子工业、玻璃工业等的酸洗废水和各类冶炼行业、火电厂、垃圾处理厂的尾气洗涤废水。 其中相当一部分燃煤电厂以高氟煤为原料，煤在燃烧利用过程中，煤中的氟以气氟、水氟、渣氟等形式扩散到电厂周围环境中，对环境造成一定的氟污染和危害。因此高氟地区饮用水及工业废水脱氟处理工艺研究一直受到众多研究者的关注。含氟废水主要是通过投加Ca盐生成不溶性盐CaF而成，随着废水排放标准的提高，经Ca盐沉淀处理后的废水往往需要进一步处理。吸附处理是迄今为止主要的深度处理技术，主要吸附剂有：活性氧化铝、骨炭。资助项目本项目由中国科学院百人计划资助。作者简介：女，硕士生3通讯联系方式21卷增刊2001，。
这类吸附剂大多存在吸附容量低、再生工艺复杂、机械稳定性差等缺点，限制了它们的使用。国外大量基础研究表明，某些金属的水合氧化物对阴离子和阳离子有较高的吸附能力，吸附处理对象主要是去除水中的离子。有研究表明锆盐对除氟有很好的效果。我们以火电厂废树脂为基质，用锆盐浸渍基质，在一定条件下水解，得到负载锆水合氧化物的吸附剂。利用该吸附剂对火电厂含氟废水的吸附性能进行评价。1试剂与仪器载体树脂为火电厂凝结水处理系统产生的废树脂。氟化钠、氯氧化锆、硼酸、氯化钙、氯化镁、硫酸钠、氯化钠等试剂均为分析纯。 pH试验采用TOA便携式pH计HM-14P(东亚电波工业株式会社)和ORION台式pH测试仪828型(美国Orion分析仪器公司)。氟离子试验采用-40S离子2水合氧化锆负载树脂制备。将一定量的树脂载体浸入一定浓度的氧氯化锆溶液中，浸泡水解后使用。静态吸附试验用蒸馏水配制氟浓度为12mg/L的含氟原水，在500mL原水中加入一定量的树脂，在一定温度下，用盐酸或氢氧化钠调节不同的pH值，在一定时间取上清液，用离子选择电极测定溶液中残留的氟离子浓度。 采用上述步骤测试了吸附等温线、时间、溶液温度、溶液pH值对氟离子吸附性能的影响。
制备模拟电厂含氟废水，在最佳条件下进行静态吸附试验。静态解吸试验采用一定浓度的氢氧化钠溶液对吸附了含氟原水和模拟电厂含氟废水的树脂进行解吸，用氢氧化钠调节溶液的pH值至不同值，在一定时间取上清液，测定溶液中残留氟离子浓度。 4 计算为了数据分析方便，我们定义：V1/V3C0为吸附前氟离子浓度(mg/C为取样时氟离子浓度(mg/V1为原溶液的体积(L)V2为调节pH值的酸或碱的体积(L)V3为树脂的体积(L)V1′+V2′)′为氢氧化钠溶液的体积(L)结果与讨论吸附条件试验pH对吸附的影响当原水氟浓度为12mg/L时，在10～60min取样，考察pH对吸附的影响。为了更好地说明问题，我们列出了60mi时不同pH值下树脂对氟的吸附，这是由于锆的水合氧化物具有两性离子交换剂的特性，当pH值低于等电点时，羟基可以与阴离子，而在较高的pH范围，阳离子可以取代质子。另外pH值过低，实际操作不便，可能造成吸附剂的溶解，因此吸附试验选择pH值。图1不同pH值对树脂除氟量的影响图2不同pH值对60min时树脂除氟含量的影响图3锆基负载型树脂吸附速率测试图
r吸附动力学试验在原水氟浓度为12mg/ ℃条件下，进行吸附速率试验，试验结果如图所示，吸附速度快，吸附时间60min即可达到最大吸附量的80%，可以认为吸附量基本不变，吸附基本达到平衡。试验时我们选择吸附时间为60min。2 吸附等温线从图中可以看出树脂对氟离子的吸附符合方程和方程，相关系数均大于0. 98。饱和吸附量型吸附等温线图4 sot herm 吸附等温线图isot herm3 解吸试验不同pH值对树脂解吸的影响图6 pH 树脂吸附氟离子后，用氢氧化钠溶液解吸，调节溶液为不同的pH值。 结果如图6所示。pH12时吸附量较大，解吸速度较快。这是因为pH值越高，OH的竞争吸附越激烈，解吸越彻底。后续解吸试验pH值选取12。静态吸附实验模拟火电厂废水成分，其他吸附条件与上述相同。
试验结果如图所示，用水合氧化锆负载树脂处理模拟电厂含氟废水，将吸附量和吸附速率与用蒸馏水制备的10mg/水进行比较，可以发现，虽然废水中含有大量的其他共存离子，但吸附量和吸附速率变化不大，说明该树脂对氟离子具有良好的选择性。因此，利用电厂废渣为载体制备的水合氧化锆负载树脂去除电厂含氟废水是可行的。树脂吸附模拟电厂含氟废水后进行解吸，解吸试验条件相同，结果如图8所示，解吸速度很快，最大解吸率在90%左右。图7 锆负载树脂对模拟电厂废水的吸附性能