磁性铝基MOF的表征和对水体中氟化物吸附性能研究

段平洲; 贾晓波; 后希康; 夏瑞; 郭勇; 张新飞

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磁性铝基MOF的表征和对水体中氟化物吸附性能研究

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我国多地的地表水受到成土母质或背景值的影响,氟离子浓度均超过1.0 mg∕L,即高于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准限值.为了实现地表水的快速降氟和吸附材料的便捷回收,通过水热法制备了磁性Al-MOF@Fe3 O4吸附材料,使用扫描电极(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)和孔隙度分析仪(BET)对材料的形貌和化学组成进行了表征.结果表明:①Al-MOF@Fe3 O4具有不规则的晶体形状和直径更小的介孔结构,能够提供更高的比表面积吸附氟离子.②吸附试验结果表明,Al-MOF∕Fe3 O4的吸附量达到了75.2 mg∕g,吸附过程更加符合拟二阶动力学模型,证明了化学吸附是该除氟过程的主要机理.③增加吸附剂投加和降低氟离子初始浓度,有助于提高除氟效率,但却难以得到较高的吸附量,同时碱性条件不利于氟离子的吸附,阴离子对除氟性能的影响程度表现为CO32->HCO3->SO42->PO43->Cl-.④对吸附机理的研究表明,氟离子是通过取代Al—OH实现稳定和快速地脱离水体,使用NaOH溶液淋洗可以实现吸附剂的高效再生.⑤5次循环吸附试验后,复合材料依然保留了71.4 mg∕g的吸附能力和良好的磁性.在实际地表水中进行除氟试验,该吸附剂可以将氟化物浓度从1.17 mg∕L降至0.2 mg∕L以下.研究显示,Al-MOF@Fe3 O4纳米材料可以作为地表水除氟材料,实现对低浓度氟离子的高效去除.

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来源
《环境科学研究》 |2021年第5期|1139-1147|共9页
作者
段平洲; 贾晓波; 后希康; 夏瑞; 郭勇; 张新飞;
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作者单位

中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京 100012;

中国环境科学研究院水生态环境研究所北京 100012;

中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京 100012;

中国环境科学研究院水生态环境研究所北京 100012;

中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京 100012;

中国环境科学研究院水生态环境研究所北京 100012;

中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京 100012;

中国环境科学研究院水生态环境研究所北京 100012;

宿州市环境保护监测站安徽宿州 234000;

中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京 100012;

中国环境科学研究院水生态环境研究所北京 100012;

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正文语种 chi
中图分类环境与环境系统;
关键词
Al-MOF@Fe3O4; 氟化物; 吸附动力学; 吸附机理; 地表水修复;

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