即时合成MgAl13-LDH处理高氟水的实验研究

论文摘要

氟是人类不可缺少的微量元素之一,但含量和条件的差异会使其产生不同甚至截然相反的效果。一般来讲,在地下水中,当F<0.5mg/l时,会产生龋齿病,1～1.5mg/l时,容易患斑釉齿,3-6mg/l时,就会产生氟中毒,引起骨骼变形,称为“氟骨病”,超过10mg/l时,就会产生致残的氟骨病。这种高氟水在我国西北地区的分布十分广泛,饮用高氟水会引起人体劳动能力的丧失。这不仅严重危害着当地人民的身体健康,也制约着当地的经济发展。因此,对高氟水的净化、处理就引起了人们的高度关注,固体吸附法是处理含氟水的有效办法。层状双氢氧化物（layer double hydroxide,简称LDH）,其结构类似水镁石的层状结构,层间的阴离子可以与外界的其它阴离子交换,因而LDH具有优异的阴离子交换性能,在对高氟水的处理方面具有一定的优越性。以常规的镁铝型LDH、锌铝型LDH以及镁铁型LDH等为吸附剂处理高氟水的研究已渐渐成熟,并也卓有成效。本论文提出了以Al13代替Al3+与Mg2+即时合成LDH,系统研究了以Al13即时合成的镁铝型LDH在处理高氟水的影响因素和较优反应条件,然后将其与以AlCl3即时合成的镁铝型LDH进行对比。首先在实验中研究了pH值、Mg/Al/Ca的浓度、F-的初始浓度等因素对于氟离子去除率的影响规律,然后又采用北大自来水为水样,进一步讨论LDH在实际水体中的处理效果。最后,在之前实验的基础上,确定最优反应条件,对比以Al13即时合成的镁铝型LDH和以AlCl3即时合成的镁铝型LDH处理效果的有效性。得出了以Al13即时合成的镁铝型LDH比以AlCl3即时合成的镁铝型LDH对F-的去除率更优。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.1.1 我国水资源现状
• 1.1.2 高氟水的成因及危害
• 1.1.3 高氟水的处理方法
• 1.2 层状双氢氧化物研究概述
• 1.2.1 LDH的结构
• 1.2.2 LDH的基本性质
• 1.2.3 LDH的合成方法
• 1.2.4 LDH的应用
• 13的概况'>1.3 Al₁₃的概况
• 13的结构形态'>1.3.1 Al₁₃的结构形态
• 13的应用'>1.3.2 Al₁₃的应用
• 1.4 论文选题的目的、意义及研究内容
• 1.4.1 论文选题的目的及意义
• 1.4.2 论文研究的内容
• 第二章 LDH脱氟反应机理
• 2.1 LDH脱氟机理
• 2.2 LDH脱氟平衡等温线
• 2.3 LDH脱氟动力学
• 第三章 即时合成LDH处理高氟水的实验研究
• 3.1 实验准备
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 测试方法
• 3.2 实验情况及分析
• 3.2.1 不同PH值对F去除效果的影响
• 2+含量对F^-去除效果的影响'>3.2.2 不同Mg²⁺含量对F^-去除效果的影响
• 13含量对F^-去除效果的影响'>3.2.3 不同Al₁₃含量对F^-去除效果的影响
• -去除效果的影响'>3.2.4 不同F初始浓度对F^-去除效果的影响
• 2+浓度对F^-去除效果的影响'>3.2.5 水中Ca²⁺浓度对F^-去除效果的影响
• -去除效果的影响'>3.2.6 不同反应时间对F^-去除效果的影响
• 2+、Al₁₃和Mg/Al₁₃-LDH去除F^-的效果对比'>3.2.7 单独Mg²⁺、Al₁₃和Mg/Al₁₃-LDH去除F^-的效果对比
• 13与AlCl₃的对比实验'>3.2.8 Al₁₃与AlCl₃的对比实验
• 3.2.9 MgO替代实验
• 3.2.10 实际水体的除氟实验
• 3.3 小结
• 第四章 即时合成LDH的结构表征
• 4.1 羟基镁铝复合物的TEM表征
• 4.1.1 透射电子显微镜（TEM）的原理
• 4.1.2 羟基镁铝复合物的TEM表征
• 4.2 羟基镁铝复合物的XRD表征
• 4.2.1 XRD的原理
• 4.2.2 羟基镁铝复合物的XRD表征
• 4.3 小结
• 结论与展望
• 1.主要结论
• 2.不足
• 3.展望
• 参考文献
• 致谢