煅燒的水滑石同時(shí)去除水體中砷和氟
摘要：為探討水滑石類材料對水體中氟、砷離子的同時(shí)去除效果，采用共沉淀法合成（Mg：Al=2：1）納米類水滑石（LDHs），用傅立葉轉(zhuǎn)換紅外光譜、電子掃描透射電鏡、X射線晶體衍射等手段對合成的材料進(jìn)行了表征，并研究納米材料在不同初始濃度、pH、吸附時(shí)間、陰離子干擾條件下其同時(shí)除砷氟性能。結(jié)果表明，煅燒后的水滑石（LDOs）對砷最大吸附量為51.02mg/g，對氟最大吸附量為36.63mg/g。
吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，煅燒水滑石對砷的吸附在前6h內(nèi)基本完成，對氟的吸附在前10h內(nèi)基本完成。砷氟共存溶液保持pH=4~10及pH=6~8時(shí)，水滑石分別對砷、氟保持良好的吸附效率。對比不同陰離子對水滑石共除砷氟效率的影響，水滑石除砷速率受到陰離子影響力大小為：HPO42->CO32->NO3->Cl->SO42-；水滑石除氟速率受到陰離子影響力大小為：CO32->HPO42->SO42->Cl->NO3-。材料再生循環(huán)利用4次后，對砷和氟的吸附效率均能達(dá)到90%以上。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所合成的水滑石是一種優(yōu)秀的能共除砷氟的吸附劑。
目前，砷氟污染廣泛存在，人類現(xiàn)在所飲用的地下水中有很多受到砷和氟的復(fù)合污染，我國的內(nèi)蒙古、山西、陜西以及巴基斯坦等地區(qū)和國家砷氟共存污染最為嚴(yán)重，其對人類的健康已經(jīng)造成嚴(yán)重威脅，F(xiàn)階段急需找到一種能夠同時(shí)去除砷氟的方法，解決砷氟復(fù)合污染的問題。目前，同時(shí)去除水體氟砷的方法較多，RichaRDS等使用納濾與反滲透聯(lián)合方法共除水環(huán)境中砷氟；PiNON等使用混凝法共除飲用水的砷和氟；
MLiLO等對比研究鐵礦鍍沙（G-IOCS）、赤鐵礦鍍沙（H-IOCS）和骨炭共除砷氟的性能；Deｖi等通過改進(jìn)家用過濾器，以碎磚塊為濾料，共除飲用水中的砷氟。這些方法都能在一定程度上去除氟砷，但存在成本較高，二次污染問題。相比于以上研究，吸附法具有穩(wěn)定性強(qiáng)，操作簡單，去除效果好，無二次污染等特點(diǎn)，滿足經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的要求。
我國現(xiàn)有的供水方式比較分散，對解決飲用水中的重金屬問題吸附法是一種合適的技術(shù)。因此，高效吸附劑的開發(fā)，成為關(guān)鍵所在。水滑石作為一種常用的吸附劑，已經(jīng)有研究報(bào)道了其合成產(chǎn)物單獨(dú)除砷除氟的效能。李曉靖研究發(fā)現(xiàn)，合成錳鐵LDH對砷最大吸附容量可以達(dá)到2.26Mg/g；
楊港通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，焙燒后的類水滑石的除氟性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于焙燒前的效能。但是，目前研究較多是水滑石單獨(dú)除砷或除氟性能，而對同時(shí)去除砷氟的性能研究未見報(bào)道。本研究針對我國供水方式的特點(diǎn)，在制備納米級水滑石吸附材料基礎(chǔ)上，探究其去除共存氟砷性能，對開發(fā)凈化砷氟復(fù)合污染飲用水技術(shù)具有重要的指導(dǎo)意義。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1化學(xué)試劑和儀器
化學(xué)試劑：九水硝酸鋁（廣東省化學(xué)試劑工程技術(shù)研究開發(fā)中心），六水硝酸鎂（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司），氫氧化鈉（西隴化工股份有限公司），無水碳酸鈉（臺州市化工廠有限公司），五氧化二砷（湖南省水口山二廠化學(xué)試劑廠），氟化鈉（上海化學(xué)試劑總廠）等試劑均為國產(chǎn)分析純試劑。
儀器：電子天平（DN163，海民橋精密科學(xué)儀器有限公司），PH計(jì)（PHS-3C，上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司），雙道原子熒光光度計(jì)（AＦS-920，北京吉天儀器有限公司），離子色譜儀（戴安ICS-90，美國戴安有限公司），ICP發(fā)射光譜儀（iPtiMa８300，PeRｋiNeLMeR公司），Ｘ射線衍射儀（D/Maｘ2５00，日本理學(xué)公司），傅里葉紅外光譜儀（ＦT-IR6５，珀金埃爾默儀器有限公司），透射電子顯微鏡（ＪEM-1230，日本電子株式會社ＪEOL公司）等。
1.2水滑石材料的制備
本實(shí)驗(yàn)采用常用的雙滴定共沉淀法合成水滑石。按照N（Mg2+）：N（AL3+）＝2：1的比例稱取2５.641gMg（NO3）2•6H2O（0.1MOL）和1８.7５7gAL（NO3）3•9H2O（0.0５MOL）溶于4５ML超純水中，標(biāo)號溶液①；準(zhǔn)確稱取14gNaOH03５MOL）和9.５4gNa2CO3（0.09MOL）溶于70ML超純水中，標(biāo)號溶液②；將溶液①迅速加入溶液②，于60℃劇烈攪拌1h后轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，于100℃反應(yīng)24h。
將反應(yīng)產(chǎn)物自然冷卻至室溫后過濾并洗滌至溶液PH＝7，在120℃干燥24h，研磨過８0目篩，得到Mg/AL＝2：1LDHS，取出一份在4５0℃煅８h燒獲得其焙燒產(chǎn)物（LDOS）待用。
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