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本文研究了鋁鹽改性凹凸棒石，以提高了其吸附除氟能力。先通過單因素和正交實驗得出硫酸鋁硝酸鋁氯化鋁單改性凹凸棒石最佳條件，再根據(jù)單改性最優(yōu)條件設(shè)計了多組正交實驗進(jìn)一步提高吸附量，最后選擇出兩組最優(yōu)的九因素四水平的正交實驗，比較得出Al2(SO4)3-AlCl3-Al(NO3)3最優(yōu)。通過進(jìn)行靜態(tài)吸附試驗，對于改性凹凸棒石對于水中F的吸附特性進(jìn)行研究，綜合考慮了投加量，pH和陰離子對于吸附的影響。利用BET、SEM、XRD、XRF等檢測方法對改性凹凸棒石進(jìn)行表征。主要研究結(jié)果如下:
(1)經(jīng)過靜態(tài)吸附試驗進(jìn)行單因素實驗和正交試驗，得到Al2(SO4)3改性凹凸棒石的最佳改性條件是:Al2(SO4)3浸泡濃度0.05mol/L、浸泡時間2h、浸泡固液1∶3。AlCl3改性凹凸棒石的最佳改性條件是:AlCl3浸泡濃度0.2mol/L浸泡3h，浸泡固液比為1∶2。Al(NO3)3改性凹凸棒石的最佳改性條件是Al(NO3)3浸泡濃度為0.2mol/L4h固液比1∶2。
(2)三種鋁鹽單改性凹凸棒石都可以用二級動力學(xué)模型描述。三種不同溫度下，改性凹凸棒石對于氟的吸附都是有快到慢逐漸達(dá)到吸附平衡，且隨著溫度的提高，平衡吸附量提高。且都符合Langmuir等溫線。根據(jù)擬合結(jié)果，25℃下Al2(SO4)3.AlCl3,Al(NO3)3極限吸附容量分別為0.8302mg/g，0.3977mg/g，0.8361mg/g對比未改性的0.0946mg/g。吸附效果得到明顯提高。
(3)但是為了進(jìn)一步提高鋁鹽改性凹凸棒石的吸附能力，進(jìn)行了兩兩和三多組復(fù)合對比試驗，最后得出Al2(SO4)3-AlCl3-Al(NO3)3復(fù)合改性凹凸棒石。復(fù)合改性的最優(yōu)條件為Al2(SO4)3濃度0.05mol/L、浸泡時間2h、固液比1∶3，AlCl3濃度0.4mol/L、浸泡時間5h、固液比1∶2，Al(NO3)3濃度0.2mol/L、浸泡時間6h、固液比1∶2。復(fù)合改性的凹凸棒石吸附容量達(dá)到1.317mg/g，是改性前的13.9倍，吸附容量比單一改性顯著提高。復(fù)合改性的凹凸棒石對水中氟的吸附動力學(xué)符合擬二級動力學(xué)模型，6h對于氟的吸附達(dá)到平衡，吸附等溫線更符合Langmuir等溫吸附規(guī)律，分離因子RL在0.702和0.8173之間的有利吸附，吸附最佳pH為7。
(4)通過機(jī)理分析，BET結(jié)果可以看出改性凹凸棒石的比表面積明顯提高，因為Al2(SO4)3弱酸性溶解堵塞其孔道中的雜質(zhì)使它得以暢通，增加了孔容比表面積和吸附點，Al2(SO4)3改性的凹凸棒石與未改性凹凸棒石相比比表面積明顯提高。鋁鹽復(fù)合改性過程中比表面積與未改性變化不大，說明凹凸棒石的除氟能力不是完全和比表面積相關(guān)。吸附氟離子后孔徑變小，SEM圖像也表明表面變得更光滑。依據(jù)XRD監(jiān)測結(jié)果，復(fù)合改性凹凸棒石并沒有改變凹凸棒石的晶體結(jié)構(gòu)。

    關(guān)鍵詞：
    凹凸棒石 鋁鹽改性 水環(huán)境 氟元素 吸附性能
    作者：
    張彥艷
    學(xué)位授予單位：
    安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    環(huán)境工程
    導(dǎo)師姓名：
    李學(xué)德
    學(xué)位年度：
    2015
    語種：
    中文
    分類號：
    TQ424
    在線出版日期：
    2017年02月11日（萬方平臺首次上網(wǎng)日期，不代表論文的發(fā)表時間）