【摘 要】
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由于含氟矿物的普遍存在以及其在自然水体中较高的溶解度,水中氟离子超标对农业生态环境及农村用水造成的影响已经成为一个不容忽视的问题,而开发一种简单可行且可以有效的去除水体中氟离子的方法是必要的。采用针铁矿、蒙脱土和淀粉作为原材料,通过马弗炉煅烧制备一种改性针铁矿颗粒吸附剂（GMS）,借助FT-IR、XRD、SEM-EDX以及BET等表征手段对吸附剂的表面形貌及结构成分进行分析,并进一步通过吸附动力学
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由于含氟矿物的普遍存在以及其在自然水体中较高的溶解度,水中氟离子超标对农业生态环境及农村用水造成的影响已经成为一个不容忽视的问题,而开发一种简单可行且可以有效的去除水体中氟离子的方法是必要的。采用针铁矿、蒙脱土和淀粉作为原材料,通过马弗炉煅烧制备一种改性针铁矿颗粒吸附剂（GMS）,借助FT-IR、XRD、SEM-EDX以及BET等表征手段对吸附剂的表面形貌及结构成分进行分析,并进一步通过吸附动力学分析以及吸附等温模型分析进行吸附剂吸附特性的探究。将吸附剂加入电絮凝反应装置中构建电絮凝-吸附耦合体系（EC/GMS）,以此方法对水体中的氟离子进行去除试验,探究其对氟离子的去除性能。通过反应时间、电流密度以及初始p H三个因素的试验结果对比电絮凝法（EC）与EC/GMS法的去除效果,进一步确定初始氟离子浓度以及吸附剂投加量对于EC/GMS法去除氟离子的影响。以响应曲面法优化影响因素探究EC/GMS法去除氟离子的最优组合条件。借助FT-IR、XPS两种表征手段对EC/GMS法去除氟离子的机理进行分析探究,通过系列试验,对EC/GMS法的重复利用及实际水体的性能进行讨论。经过系统的试验过程,结论如下:（1）吸附剂表征分析及吸附特性研究。吸附材料GMS的表面形貌、比表面积、孔径分布等表征结果均表明改性后吸附剂具有更大的比表面积以及孔隙分布,可以有效的去除溶液中的氟离子。为探究吸附特性,分别进行了GMS吸附材料对氟离子的吸附动力学和等温线试验。结果得出GMS对氟离子的吸附属于多层化学吸附,最大吸附容量是1.76 mg/g。（2）EC/GMS法与EC法的去除性能对比实验及EC/GMS法去除因素的最优组合条件。为探究EC/GMS法与EC法的去除性能对比,基于反应时间、电流密度以及初始p H三个因素得出EC/GMS在更短的时间（60分钟）和更低的能耗（0.58 k Wh/m~3）条件下,可以达到更高去除率95.98%。进一步得出EC/GMS法对高浓度含氟溶液的去除效果较好,最佳的吸附剂投加量为50 g/L。通过响应曲面优化重要影响因素,得出模型的拟合度良好,具有较好的预测能力。反应时间为80分钟、初始p H为6.7、电流密度为11 m A/cm~2时氟离子的去除率可达99.13%。（3）EC/GMS法去除氟离子的机理及重复利用性能试验。为了探究EC/GMS法对氟离子的去除机理,通过FT-IR和XPS表征手段对絮凝体、电极及吸附剂进行分析。得出氟离子主要依靠离子交换、化学吸附、共沉淀以及电泳作用四个途径被去除。在六次重复利用实验后,电絮凝-吸附耦合法对氟离子的去除率仍然可以达到87%以上,高于单独电絮凝法未重复利用时的去除率,证明电絮凝-吸附耦合法具有良好的重复利用性能。
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