方解石基羟基磷灰石的制备及其对水中氟化物的去除效能研究

徐珍方解石基羟基磷灰石的制备及其对水中氟化物的去除效能研究方解石基羟基磷灰石的制备及其对水中氟化物的去除效能研究*徐珍(上海市环境科学研究院，上海200233)摘要采用方解石基羟基磷灰石材料去除水溶液中的氟化物。研究吸附剂用量、反应时间、F～初始浓度、共存阴离子分别对吸附量的影响，以及吸附过程中材料渗透率的变化。结果表明：反应在100rain达到平衡，饱和吸附量为1O．98mg／g；吸附量随着吸附剂用量、F一初始浓度的提高以及反应时间的延长而增大，当反应达到平衡时不再发生变化；除HCO外，其他共存阴离子(NO、s0i和c1一)对吸附量影响不大；材料渗透率随反应时间的延长而下降，但大大高于传统羟基磷灰石材料的渗透率；方解石基羟基磷灰石材料对水溶液中氟化物的吸附符合Langmuir等温吸附方程以及Psuedo一二级动力学吸附模型，符合单层吸附反应。同时，采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)对方解石基羟基磷灰石材料及其反应产物进行表征，探讨方解石基羟基磷灰石材料的除氟机制。关键词方解石基羟基磷灰石除氟吸附渗透率机制Synthesisofthecalcite-basedhydroxyapatiteanditsperformanceoffluorideremovalfromwaterXUZhen．(ShanghaiAcademyofEnvironmentalSciences，Shanghai200233)Abstract：Calcite-basedhydroxyapatitewasappliedtoremovefluoridefromaqueoussolution．Effectsofadsor—bentamount，reactiontime，initialF—concentration，coexistingionsonFadsorptioncapacity，aswellasthepermea—bilitychangeofadsorbentduringadsorptionprocesswasfullyinvestigated．Resultsshowedthattheadsorptionreac—tionreachedequilibriumat100min，duringwhichthesaturationbindingcapacityreached10．98mg／g．Thebindingca—pacityincreasedwiththeincreaseofadsorbentamount，initialF—concentrationandtheextensionofreactiontime，whileitkeptinstableafterreachedequilibrium．ThecoexistinganionshadlittleimpactsonbindingcapacityexceptHCOa．Thepermeabilityofcalcite-basedhydroxyapatitewasdecreasedwithextendingthereactiontime，butitstillmuchlargerthanthatoftraditionalhydroxyapatite．TheadsorptionkineticsandisothermforF—couldbewellfittedbyapseudo—second—orderkineticandLangmuirisothermmodelsrespectively，indicatedthatF—adsorptionbelongedtomonolayeradsorptionreaction．TheX-raydiffraction(XRD)andscanningelectronmicroscopy(SEM)wereusedtocharacterizethestructureofcalcite—basedhydroxyapatiteanditsproductionwithF一，baseonwhich，themechanismofF—removalfromaqueoussolutionswasinvestigated．Keywords：calcite-basedhydroxyapatite；fluorideremoval；adsorption；permeability；mechanism氟化物是人体一切矿化组织中的一种重要成分。适当的氟化物暴露有益于骨骼和牙齿的健康。当饮用水中氟质量浓度为0．5～1．0mg／L时，有益于骨骼和牙齿的健康，但是过量的氟摄入会造成氟中毒，引起氟斑牙、氟骨症、甲状腺损伤、肾损伤等疾病[1蛇。。世界上许多国家和地区因天然氟污染以及农业排放、工业排放(如钢、铝、玻璃