活性氧化铝的制备及除氟性能研究
活性氧化铝吸附除氟性能研究

活性氧化铝吸附除氟性能研究李润波;余华荣;李圭白【摘要】活性氧化铝作为常用的除氟吸附剂,有专一的除氟性.选用粒径为2 ~4 mm的活性氧化铝,通过静态吸附试验和动态连续流滤柱试验,探究了其吸附除氟性能的影响因素.结果表明:活性氧化铝除氟最佳pH值为5,吸附平衡时间为5h,SO42--对活性氧化铝的静态吸附影响较大;增大滤速或降低滤料填充高度会使除氟效率降低,超标时间和滤柱穿透时间缩短.【期刊名称】《供水技术》【年(卷),期】2018(012)001【总页数】4页(P21-23,27)【关键词】吸附除氟;活性氧化铝;影响因素【作者】李润波;余华荣;李圭白【作者单位】黑龙江华美亿丰环境工程有限公司,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点试验室,黑龙江哈尔滨150090;哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点试验室,黑龙江哈尔滨150090【正文语种】中文【中图分类】TU991.266氟的摄入量超标或不足都会对人体健康产生不良的作用,对氟超标的地下水和工业废水要进行处理,使其符合《生活饮用水卫生标准》要求(小于1 mg/L)或工业废水排放标准(小于15 mg/L),方可使用或排放。
目前,对超标含氟水的处理方法主要有:沉淀法(包括化学沉淀法和混凝沉淀法)、电絮凝法[1]、电渗析法、反渗透法、离子交换法、吸附法[2-5]等。
由于操作简单和费用较低,吸附法[6-7]被认为是最理想、最适合分离的技术,常用于低浓度含氟水的处理。
活性氧化铝除氟具有效率高、除氟特性专一、简单易行和操作简单等优点,因而被广泛应用。
笔者选用2~4mm的颗粒活性氧化铝作为吸附剂,通过静态吸附试验和动态连续过滤试验,对活性氧化铝的除氟特性及影响因素进行了探究,考察了氧化铝投加量、吸附时间、原水浓度、原水pH和共存阴离子以及填料高度和过滤速度对氟离子吸附去除效率的影响,旨在为含氟地下水和工业含氟废水的处理提供理论依据,为实际除氟工艺的设计运行提供技术参考。
活性氧化铝参数

活性氧化铝参数
活性氧化铝属于化学品氧化铝范畴,主要用于吸附剂、净水剂、催化剂及催化剂载体。
活性氧化铝对气体、水蒸气和某些液体的水分有选择吸附本领。
吸附饱和后可在约175~315℃加热除去水而复活。
吸附和复活可进行多次。
除用作干燥剂外,还可从污染的氧、氢、二氧化碳、天然气等中吸附润滑油的蒸气。
并可用作催化剂和催化剂载体和色层分析载体。
可用作高氟饮水的除氟剂(除氟容量大)、烷基苯生产中循环烷烃的脱氟剂、变压器油的脱酸再生剂、用作制氧工业、纺织工业、电子行业气体干燥,自动化仪表风的干燥以及在化肥、石油化工干燥等行业作干燥剂、净化剂(露点可达-40℃)、在空分行业变压吸附露点可达-55℃。
是一种微量水深度干燥的高效干燥剂。
非常适用于无热再生装置。
活性氧化铝理化性能分析。
活性氧化铝

活性氧化铝
活性氧化铝,又名活性矾土,英文名称为Activated Alumina 或Reactive alumina;activated alumin(i)um oxide。
在催化剂中使用氧化铝的通常专称为“活性氧化铝”,它是一种多孔性、高分散度的固体材料,有很大的表面积,其微孔表面具备催化作用所要求的特性,如吸附性能、表面活性、优良的热稳定性等,所以被广泛地用作化学反应的催化剂和催化剂载体。
球形活性氧化铝变压油吸附剂为白色球状多孔性颗粒,活性氧化铝粒度均匀,表面光滑,机械强度大,吸湿性强,吸水后不胀不裂保持原状,无毒、无嗅、不溶于水、乙醇。
活性氧化铝是一种微量水深度干燥的高效干燥剂。
非常适用于无热再生装置。
中文名
活性氧化铝
外文名
Activated alumina
外观
活性氧化铝外观:活性氧化铝为白色球状多孔性颗粒,粒度均匀,表面光滑,机械强度大,吸湿性强,吸水后不胀不裂保持原状,无毒、无臭、不溶于水、乙醇,对氟有很强的吸附性,主要用于高氟地区饮用水的除氟。
作用
活性氧化铝对气体、水蒸气和某些液体的水分有选择吸附本领。
吸附饱和后可在约
175-315℃加热除去水而复活。
吸附和复活可进行多次。
除用作干燥剂外,还可从污染的氧、氢、二氧化碳、天然气等中吸附润滑油的蒸气。
并可用作催化剂和催化剂载体和色层分析载体。
活性氧化铝属于化学品氧化铝范畴,主要用于吸附剂、净水剂、催化剂及催化剂载体,根据不同的用途,其原料和制备方法不同。
活性氧化铝在一定的操作条件和再生条件下,该产品的干燥深度高达露点温度-70。
活性氧化铝

活性氧化铝技术指标活性氧化铝外观:活性氧化铝为白色球状多孔性颗粒,粒度均匀,表面光滑,比表面积5-120(比表面积测试是由3H-2000系列比表面仪进行测试的,测试精度高,重复性好,国内知名品牌,远销海外.),机械强度大,吸湿性强,吸水后不胀不裂保持原状,无毒、无臭、不溶于水、乙醇,对氟有很强的吸附性,主要用于高氟地区饮用水的除氟。
活性氧化铝对气体、水蒸气和某些液体的水分有选择吸附本领。
吸附饱和后可在约175-315℃加热除去水而复活。
吸附和复活可进行多次。
除用作干燥剂外,还可从污染的氧、氢、二氧化碳、天然气等中吸附润滑油的蒸气。
并可用作催化剂和催化剂载体和色层分析载体。
活性氧化铝在一定的操作条件和再生条件下,该产品的干燥深度高达露点温度-70度以下。
主要用途本产品可用作高氟饮水的除氟剂(除氟容量大)、烷基苯生产中循环烷烃的脱氟剂、变压器油的脱酸再生剂、用作制氧工业、纺织工业、电子行业气体干燥,自动化仪表风的干燥以及在化肥、石油化工干燥等行业作干燥剂、净化剂(露点可达-40度)、在空分行业变压吸附露点可达-55度。
是一种微量水深度干燥的高效干燥剂。
非常适用于无热再生装置。
活性氧化铝比表面积是很重要的参数。
比表面积是每克固体材料所具有的表面积,单位为m2/g;比表面积测试仪的国家标准是基于BET理论的低温氮吸附BET多点法(GB/T 19587-2004)。
由氮吸附BET多点法测定比表面积的要点是:在5-30%氮气分压范围内,在不同氮气分压点下测定吸附剂(待测粉体)对氮气的吸附量,做出吸附等温线,通过BET 公式求出相应于吸附剂表面被氮气分子覆盖满单分子层时的单分子层饱和吸附量,即可计算出吸附剂的比表面积。
3H-2000BET-A比表面积测定仪是依据国家比表面测试标准的高精度分析仪器,拥有7项国内唯一的领先技术;如国内唯一的一体化原位吹扫处理功能,针对色谱法比表面测试的不同氮气分压点之间需要吹扫处理的问题,使不同氮气分压点之间的吹扫处理更方便高效,减少了连续测试对准确度的影响;国内唯一的程控风热助脱装置,使在实现全自动化后,保证得到尖锐快速的脱附峰,减少背景误差;国内唯一的色谱浓度检测系统,使氮气分压检测精度相对流量法提高10倍;六通阀进样器程序控制,国内唯一的定量管程控切换功能;国内唯一的粒度报告等功能;仪器参数软件显示的同时,在仪器上大屏幕液晶硬件显示,使仪器工作状态参数一目了然,运行更可靠;以及液氮温度监测、检测器断气保护、检测器恒温装置、重要环节声音提示,使3H-2000BET-M比表面仪在测试精度、稳定安全性、操作便捷性等方面达到并部分超越了国外同类仪器性能,3H-2000系列比表面仪在国内拥有大量客户,为比表面仪知名品牌。
活性氧化铝

活性氧化铝的再生:
再生剂采用氢氧化钠溶液,也可采用硫酸铝溶液。
氢氧化钠再生剂的溶液浓度采用0.75%-1%,氢氧化钠消耗量可按每去除1g氟化物所需8-10g固体氢氧化钠计算,再生液用量为滤料体积的3-6倍。
硫酸铝再生剂的溶液浓度采用2-3%,硫酸铝的消耗量可按每去除1g氟化物需
60-80g固体硫酸铝计算。
活性氧化铝的保存和运输
活性氧化铝用编织袋,内衬薄膜袋,30公斤包装。
用纸箱包装内一层编织袋、一层内膜袋,25公斤包装,亦可按用户需要进行包装。
运输和储存应保持完好无埙,防止受潮。
几种改性活性氧化铝颗粒吸附剂除氟实验研究

12 吸 附 剂 材 料 的 制 备 .
( A 。G A投入 水 中后 , 产 生物 理 吸 附 作 用 , G A) A 可 尤 其对 氟离子 的 亲 和作 用 很 强 , 且 通 过 不 同方 法 并
改性, 氟离子 的 吸附容量 仍 可提 高 。如在 G A表面 A
2~ A 北 京市 东环联 合 化工 厂 ; 1~ 3 mm G A,
2m A 河 南 省 巩 义 市宏 达 滤 料 厂 ; 1( O ) , m G A, A: S , 分 析纯 , 海美 型 化 工 股 份 有 限 公 司 ;F : S , 上 e( O ), 分析 纯 , 天津 市 福晨 化 学 试 剂 厂 ;e O , 析纯 , FS 分 北
是吸 附法 , 附 剂 主 要 有 活性 A , 稀 土 氧 化 物 、 吸 I 、 0 沸石 等 , 中 常 用 的 吸 附 剂 为 颗 粒 活 性 A 其 1 0
D 一0 型 电热恒 温鼓 风 干燥 箱 , 京 利康 达圣 H11 北 科技 发展 有 限公 司 ; Z — l0型恒 温 振 荡 培养 箱 , H QX0 太仓 市实 验 设 备 厂 ; F 1型 氟 离子 电 极 , 海 康 仪 P一 上 仪器 有 限公 司 ; J3数 显 恒 温 磁 力 搅 拌 器 , H一 常州 国
京 化工 厂 ; a 、 N 分 析纯 , N FK O , 国药 集 团化学 试剂 有
限公 司 。
处理 ; 反渗 透 法 使 用 的 动力 消 耗 较 大 ; 见 的 阴 常 离子交 换树 脂对 氟 离子 的选 择性 很 小 , 易受 到 容
其他 离子 的干扰 。 ,
目前 对 于小 区域 的饮 用 水 除 氟 , 常用 处 理 技术
活性氧化铝的制备及改性..

氧化铝的分类
• 根据有色金属行业标准YS/T619-2007《化学品氧化 铝分类及牌号命名》,化学品氧化铝可以分为以下几 种 氢氧化铝
特种氧化铝 拟薄水铝石
列沸石系
酸铝钙水泥
其中活性氧化铝属于特种氧化铝
评价指标
孔容:以氢氧化铝为原料,快脱法生产活性氧化铝时,拟薄水铝 石可以作为扩孔剂 粒径:粒径越小,吸附容量越高,但粒径越小,颗粒强度越低 ,影响其使用寿命 比表面积:大点相对性能较好
用途/性状 双氧水 干燥剂 除氟剂 外观 白色球状 白色球状 白色球状 堆密度 (g/cm3) 强度(N/ 粒) 比表面 (m2/g) 200-260 280-360 280-360 孔容 (cm3/g) 0.40-0.46 0.38-0.40 0.40
0.68-0.75 >50 0.68-0.89 >130 ≥0.75 50-80
影响吸附性能的因素
原水PH:当PH值大于5时,PH值越低,活性氧化铝吸附容量越高
原水初始氟浓度:初始氟浓度越高,吸附容量越大 原水碱度:原水中重碳酸根浓度高,吸附容量将降低 硫酸根离子:形成硫酸铝,作为一种改性剂,可以提高其对氟的吸 附性能 砷的影响:活性氧化铝对水中的砷有吸附作用,砷在活性氧化铝上 的积聚造成对氟离子吸附容量的下降,且使再生时洗脱砷离子比较 困难
第二节
活性氧化铝的制备方法
通过快速煅烧α-三水铝石制成“快脱 粉”,然后滚动成型
通过碳化法、碱法、酸法、中和法或醇 铝法生产拟薄水铝石,然后通过油-氨柱成 型、挤出成型和喷雾干燥成型
2.1 快脱粉制备活性氧化铝 2.1 .1 快脱粉的制备
•
快脱粉是χ,ρ-氧化铝的混合物,制取χ,ρ-氧化铝的关 键技术在于快速脱水,所以称为快脱粉。 • 制备采用锥形反应器,从侧向加入干燥粉碎后的氢氧化 铝,在快速脱水炉内闪速焙烧0.1-1.0s,制得χ,ρ-氧化铝的 混合物。
活性氧化铝的简要概述

一、活性氧化铝的定义活性氧化铝又名活性矾土。
在催化剂中使用氧化铝的通常专称为“活性氧化铝”,它是一种多孔性、高分散度的固体材料,有很大的表面积,其微孔表面具备催化作用所要求的特性,如吸附性能、表面活性、优良的热稳定性等,所以广泛地被用作化学反应的催化剂和催化剂载体。
二、活性氧化铝的用途:活性氧化铝外观:活性氧化铝为白色球状多孔性颗粒,粒度均匀,表面光滑,机械强度大,吸湿性强,吸水后不胀不裂保持原状,无毒、无臭、不溶于水、乙醇,对氟有很强的吸附性,主要用于高氟地区饮用水的除氟。
活性氧化铝对气体、水蒸气和某些液体的水分有选择吸附本领。
吸附饱和后可在约175-315℃加热除去水而复活。
吸附和复活可进行多次。
除用作干燥剂外,还可从污染的氧、氢、二氧化碳、天然气等中吸附润滑油的蒸气。
并可用作催化剂和催化剂载体和色层分析载体。
三、活性氧化铝性能:1、原水碱度:原水中重碳酸根浓度高,吸附容量将降低。
2、氯离子和硫酸根离子。
3、颗粒粒径:粒径越小,吸附容量越高,但粒径越小,颗粒强度越低,影响其使用寿命。
4、原水PH值:当PH值大于5时,PH值越低,活性氧化铝吸附容量越高。
5、原水初始氟浓度:初始氟浓度越高,吸附容量较大。
6、砷的影响:活性氧化铝对水中的砷有吸附作用,砷在活性氧化铝上的积聚造成对氟离子吸附容量的下降,且使再生时洗脱砷离子比较困难。
四、活性氧化铝除氟剂的使用方法1.活性氧化铝除氟剂,可与家用除氟缸配套使用,内装WHA-104除氟剂1.6公斤,水从下面进,上面出,除氟缸操作简单,使用方便,是家庭中理想的饮水除氟装置;2.家用除氟剂的再生:配硫酸铝溶液与活化用的溶液相同,将再生氧化铝除氟剂放入上述溶液中浸泡30小时,弃去浸液而后再用清水洗涤3-5次,每次用水2升左右;3.活性氧化铝除氟剂可连续使用6-8年,当表面出现黄褐色时,除氟效果明显降低,此系水中杂质污染所致,因而最好每半年用3%稀盐酸处理一次,其操作方法与再生方法相同。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
活性氧化铝的制备及除氟性能研究时海平1,王东田1,2,田美玲1(1.苏州科技学院环境科学与工程学院,江苏苏州215011;2.苏州科技学院化学与生物学院,江苏苏州215009)摘要:采用溶胶-凝胶法制备出多孔活性氧化铝,采用XRD 表征手段对其和参比成品活性氧化铝的晶相进行分析。
XRD 测定表明实验条件下制得的活性氧化铝为非晶态的γ-Al 2O 3,成品活性氧化铝为结晶完整的γ-Al 2O 3。
用静态吸附法比较了制备的活性氧化铝、成品氧化铝对氟离子的吸附性能,结果表明:实验制得的活性氧化铝对氟离子的吸附性能较好。
关键词:溶胶-凝胶法;活性氧化铝;晶相;吸附中图分类号:O643文献标识码:A 文章编号:1672-0679(2010)03-0023-04氟是人体必需的微量元素,适量的氟能增加骨骼的坚固性,有一定的防治龋齿病的功效[1]。
但过量摄入会引起慢性氟中毒,引发氟斑牙与氟骨症等[1,2]。
目前去除水体中的氟主要有两种方法[3~6]:化学沉淀法与吸附法。
吸附法是除氟的重要方法,除氟效果十分显著。
白色颗粒状活性氧化铝是目前广泛应用的除氟吸附剂,其孔隙结构发达、比表面积较大、吸附容量大且化学稳定性好。
溶胶-凝胶技术能够通过低温化学手段在微观层次上裁剪和控制材料的显微结构,使材料的均匀性达到亚微米级、纳米级甚至分子级的水平[7],因此近年来在合成陶瓷、氧化物涂层、高温超导材料、复杂氧化物材料等方面取得了广泛的应用。
目前国内外主要以醇铝水解制备大孔体积、低密度γ-Al 2O 3,该法环境污染小,产品纯度高,物化性能好,但成本较高;且通过溶胶-凝胶法所制取的活性氧化铝以薄膜及纳米级的分体为主,应用于催化剂及载体上较多,对于通过溶胶-凝胶法制取中孔的氧化铝颗粒适用于除氟方面的较为少见。
本文以分析纯AlCl 3·6H 2O 为原料,通过溶胶-凝胶法制备了勃姆石(γ-AlOOH )的铝凝胶,通过干燥、煅烧制备了γ-Al 2O 3的粉体;通过浸渍法制备了γ-Al 2O 3的薄膜;并应用XRD 现代分析技术对所制得的粉体的晶相进行表征;同时对制备出来的活性氧化铝进行除氟性能研究。
1实验材料与方法1.1材料与仪器分析纯氯化铝(AlCl 3·6H 2O )、分析纯氨水(NH 3·H 2O )、分析纯盐酸(HCl ),实验所用水为去离子水。
参比活性氧化铝为苏州宏鹏吸附剂厂生产的球形活性氧化铝,其各项物理指标如表1所示(厂家提供)。
D8-FO -CUS XRD 衍射仪(德国BRUCKER 公司)1.2勃姆石γ-AlOOH 凝胶的配制以AlCl 3·6H 2O 为原料,在高速搅拌下将一定量的NH 3·H 2O逐步滴加到不同浓度的AlCl 3·6H 2O 溶液中,形成γ-AlOOH 沉淀凝胶,将一部分沉淀凝胶在一定温度下再加入一定浓度的HCl 作为胶溶剂在高速搅拌作用下回溶,使之形成透明、稳定的勃姆石γ-AlOOH 水溶胶。
1.3γ-Al 2O 3粉末的制备将制得的γ-AlOOH 沉淀凝胶和γ-AlOOH 水溶胶置于烘———————————————————[收稿日期]2010-03-25[作者简介]时海平(1983-),女,江苏连云港人,硕士研究生。
第23卷第3期苏州科技学院学报(工程技术版)Vol.23No.32010年9月Journal of Suzhou University of Science and Technology (Engineering and Technology )Sep .20102010苏州科技学院学报(工程技术版)箱中,80℃干燥,通过改变煅烧温度和煅烧时间得到不同的氧化铝粉体材料,进行物相分析。
1.4γ-Al 2O 3薄膜的制备用浸渍法将成品氧化铝浸渍在γ-AlOOH 凝胶和γ-AlOOH 水溶胶中1h 。
将氧化铝置于烘箱中80℃烘干,煅烧。
为了确定pH 、PEG2000的添加量(PEG/Al 3+)、煅烧温度、煅烧时间等因素对所制取的氧化铝除氟性能的影响,在前期探索实验的基础上设计正交试验,其因素及水平如表2所示。
表2正交试验因素和水平1.5表征分析用X 射线衍射仪分析制备的氧化铝和成品球形氧化铝的粉体的物相,衍射条件为:Cu Ka 辐射,扫描速度为4°/min ,扫描角度为15°~70°。
1.6吸附性能研究为了更好地研究所制备的活性氧化铝的除氟性能,与从厂家购买的成品活性氧化铝进行对比实验,比较两者的除氟性能。
氟离子浓度的测定采用氟离子选择性电极法,电极法测定氟的标准曲线方程为y =-0.0189x +5.4264,R 2=0.9998,线性关系较好。
1.6.16h 静态吸附实验各称取5g 制备的活性氧化铝、成品氧化铝分别放入体积为200mL 、氟浓度为10mg/L 的原水中,用往复式振荡器以较低速度振荡,测定6h 内不同吸附时间溶液中氟的电位和pH 值,并根据电位测算出氟浓度。
1.6.2饱和吸附量的测定称取成品氧化铝及制备的氧化铝各5g ,分别放入500mL 浓度为100mg/L 的氟溶液中,测定不同吸附时间的吸附量,直至测定的电位不再变化,吸附达到饱和。
2结果与分析2.1粉体的XRD 分析表征为研究所制得的氧化铝的晶型并与成品氧化铝晶型进行对比,对其粉末进行了XRD 测定,结果见图1。
图1(a )为将得到的干凝胶经450℃烧结0.5h 得到的Al 2O 3粉末的XRD 图谱,其3个特征峰的位置和晶面间距d值与γ-Al 2O 3的JCPDS 标准卡(卡片号10-0425)基本相符,由此可知,在450℃空气中焙烧0.5h 制得的粉体材料已形成γ-Al 2O 3晶体结构,不过谱峰宽化,还有一些晶面没有出来,表面还未结晶。
取浓度为0.5mol/L AlCl 3水溶液,在高速搅拌下向溶液中滴加NH 3·H 2O ,加入扩孔剂PEG2000,扩孔剂的量为PEG/Al 3+=1∶20,将得到的干凝胶分别在500℃和600℃空气中焙烧0.5h ,制得的Al 2O 3粉末的XRD 图谱分别如图1(b )、图1(c )所示。
由图1(b )可知干凝胶在500℃空气中焙烧0.5h ,仍然是非晶态结构的、结晶度低的γ-Al 2O 3,且焙烧后样品呈灰褐色,部分有机物未完全分解,发生碳化现象,不利于改善活性氧化铝的孔结构,发挥不了扩孔剂的作用。
而在600℃空气中煅烧0.5h 后可得到纯白色的γ-Al 2O 3,但所得样品仍是非晶态结构、结晶度很低,可能是由于在不缺氧的条件下有机物PEG2000在脱附分解的同时,伴随着氧化燃烧,放出大量的热量,使得样品局部温度不同,影响晶核中心的形成。
将成品球形活性氧化铝研磨成粉末,对其进行XRD 测定,其XRD 如图1(d )所示。
对照氧化铝的JCPDS 标准卡可知,成品氧化铝出现γ-Al 2O 3的特征衍射峰,在42.65°出现的衍射峰可能为其他杂质的衍射峰,相较于图1(a )、(b )和(c )中的特征峰,成品氧化铝特征峰的峰宽变窄,强度增加,证明成品氧化铝为结晶完整图1氧化铝粉末XRD 图谱I n t2θ/°24第3期的面心立方γ-Al 2O 3。
通过对比氧化铝的JCPDS 标准卡可知本文所制备的氧化铝的晶相结构为γ-Al 2O 3。
2.2活性氧化铝吸附性能研究通过正交实验得出制取除氟效能较好的活性氧化铝的实验条件:向0.5mol/L 氯化铝溶液中滴加氨水至pH 值为7.5~9.5,添加扩孔剂PEG2000的量为PEG/Al 3+=1∶20,得到拟薄水铝石凝胶,将一定量的成品氧化铝浸渍于其中,烘干后于600℃下煅烧0.5h 。
将该实验条件下制备的活性氧化铝和参比成品氧化铝进行静态实验,比较两者的除氟吸附性能。
6h 静态吸附实验的实验结果如图2和表3所示。
从图2和表3可知,成品氧化铝吸附6h 的吸附量仅为0.160mg/g ;而制备的氧化铝吸附6h 吸附量为0.378mg/g ,其吸附量约是成品氧化铝吸附量的2.36倍。
而且成品氧化铝吸附6h 时pH 值已经达8.55,制备的氧化铝此时溶液pH 值是5.09,还处于最佳吸附pH 值,继续吸附效果将会更加显著。
表4为两种氧化铝的饱和吸附量对比。
由表4可知,成品氧化铝在吸附24h 后已达到最大吸附,饱和吸附量为3.17mg/g ;而制备的氧化铝在吸附50h 后才达到吸附饱和,饱和吸附量为7.56mg/g ,为成品氧化铝的2.39倍,且有效吸附时间明显延长。
实验结果表明,结晶度高、结晶完整的γ-Al 2O 3对氟离子的吸附能力较结晶度低的γ-Al 2O 3的要低。
氧化铝前体经高温焙烧,在焙烧过程中发生了晶粒的烧结和晶相转变导致了样品孔结构参数降低。
煅烧温度越高,时间越长,样品孔结构参数降低越多,样品吸附除氟性能越差。
表3不同来源的活性氧化铝对氟离子的吸附参数比较表4不同氧化铝饱和吸附量比较据文献[8],金属氧化物吸附氟离子可以通过以下方程式表示(S 代表金属离子):SOH+H +→SOH 2+SOH 2++F -→SF+H 2O两者可合并为:SOH+H ++F -→SF+H 2O 。
由此可以看到:较低pH 值有利于F -的吸附。
因为在碱性环境中,OH -的离子半径与F -的离子半径相近,会与F -竞争吸附位。
且碱性条件下,吸附剂表面呈负电性,吸附剂对F -的排斥作用增强,从而使吸附作用下降。
当成品氧化铝吸附6h 时,pH 值已经达到8.55,此时溶液处于碱性环境下,吸附作用下降。
制备的活性氧化铝6h 吸附实验条件下溶液pH 值为5.09,溶液呈酸性,此时的pH 有利用吸附作用的发挥,继续吸附效果将会更加显著。
向氯化铝溶液中滴加氨水,滴定终点时在溶液呈碱性的条件下才能保证γ-AlOOH 凝胶的形成[9],且此时溶液中存在的多余氨水在干燥过程中因毛细管力作用在结构中流动并在孔隙中形成液体盐桥[10]。
在干燥与煅烧过程中,这些盐分会分解形成氧化铝小颗粒并沉淀在孔中,从而改变试样的比表面积和孔结构。
活性氧化铝表面有大量的酸性中心,且其表面的氧离子在化学吸附的水作用下可使表面氧离子形成羟基[11],F 有很强的电负性,故氟离子能在酸性中心形成氢键进而提高吸附性能。
pH 过大时,过量的OH -会大量中和活性氧化铝表面的酸中心,不利于除氟。
成品氧化铝除氟时,pH 值过高,影响了吸附的进一步进行;而制备的氧化铝较低的pH 值有利于吸附。
较低的pH 可能是由于氧化铝内部渗透了部分的氯化铵,在吸附时与氟交换出来的羟基中和,使pH 值保持稳定,有效调节吸附反应中的pH ,有助于稳定溶液的酸碱度。