壳聚糖载稀土化合物树脂的制备_表征及其除氟性能的研究_梁鹏

氟元素对人体骨骼健康而言是一种必须元素，但长期摄入质量浓度超过1.0mg/L时，便会导致慢性病害，如氟斑牙、氟骨症等。高含量的氟摄入量不仅影响牙齿和骨骼健康，长期摄入还会引起DNA结构的变化。全球地下水中含高含量氟的现象非常普遍，包括亚洲、非洲甚至美国等地区，其中中国和印度是重氟地区[1]。在中国，地方性氟中毒非常严重，成千上万的儿童生活在重氟地区，严重影响当地儿童骨骼以及智力的发育[2]。因此，研究如何有效处理含氟饮用水成为必然。传统的除氟方法包括化学沉淀法、电絮凝法、离子交换法以及膜过滤法等，这些方法处理成本高、除氟速率慢以及除氟效率低等缺点，限制了它们的广泛应用。而吸附法是一种广泛用于污染物清除的有效技术，具有操作简便、成本低廉且效果好等优点。目前应用的除氟剂来源包括纯天然的、化学合成的、以及其他生物材料等[3]。姚瑞华等采用壳聚糖负载镧的方法，制备得到一种有效除氟的材料，对氟的去除率达到了98.4%[4]；此外，壳聚糖负载镨除氟剂对氟的饱和吸附量达到62.1mg/g[5]；DilipThakre等将壳聚糖先溶于醋酸溶液中形成胶体后加入醋酸镧溶液，搅拌15～360min，滴加到NH4OH（10%～50%）中形成小球颗粒物，该除氟剂对氟的最大吸附容量可达4.7mg/g，以上研究均取得了良好的除氟效果[6]。另外，AMRaichur等利用廉价易得的混合稀土化合物研究了除氟效果，结果表明反应5～10min时除氟率即可高达90.0%，证明混合稀土化合物除氟更快更有效[7]。采用单纯的壳聚糖负载稀土离子的方法存在一定的缺陷，如处理后稀土离子的残留、酸条件下吸附剂容易流失，不稳定、与反应体系不易分离等缺点，影响了其在实际含氟水中的应用效率[6]。研究认为采用反相悬浮法制备得到壳聚糖树脂微球具有不溶胀、不流失、机械强度好和可重复利用特点[8]。故本研究参考壳聚糖树脂负载金属离子的方法，制备得到一种含混稀土化合物的壳聚糖树脂除氟剂，在模拟含氟水条件下探讨了该除氟剂的最优吸附条件，并考察了实际水样中含氟处理效果；最后利用红外光谱（FTIR）和扫描电镜（SEM）对该除氟剂进行了物化表征，并对可能的吸附机理进行了简单的探讨。1材料与方法1.1试验材料壳聚糖（脱乙酰度90%），稀土化合物，氟化钠壳聚糖载稀土化合物树脂的制备、表征及其除氟性能的研究梁鹏，徐莹，张一妹，罗斓，汪东风（中