當通過浸漬或沉淀用鋯(IV)改性活性炭時，氟吸附量通常會得到改善。通過控制浸漬條件可以改善這些雜化吸附劑，這確定了Zr相在活性炭表面上的組裝和分散。在這里，活性炭用Zr(IV)與草酸(OA)一起改性，以使鋯分散體最大化并增強氟化物吸附。吸附實驗在pH7和25℃下進行，氟濃度為40 mg L -1。活性炭經(jīng)過OA / Zr改性以達到氟化物吸附的最佳條件。電位滴定顯示，改性后的活性炭(鋯改性活性炭)在pH低于7時具有正電荷，分析表明鋯離子主要與活性炭表面上的羧基相互作用。

　　此外氟化物可以存在于飲用水中，在約0.7毫克L -1的水平上被認為是有益的，但如果超過1.5毫克L -1則有害。如果攝取于高氟化物濃度的飲用水或地下水(飲用水的主要來源之一)可產(chǎn)生危害，并且在嚴重情況下可導致氟中毒(牙齒和骨骼異常)或神經(jīng)損傷。氟化物濃度，最多30毫克的L -1可以在地下水在全球許多地區(qū)中找到，并且它至少在25個國家的存在。

　　許多研究都集中在從水溶液中除去氟化物工程改造的吸附劑，和吸附劑包括活化和浸漬的氧化鋁，粘土，礦物質(zhì)和植物，活性炭和納米管 ，稀有氧化物，聚合材料和樹脂。還知道，一些金屬氧化物如鐵，錳，鑭，鋁，鋯或鈦摻入吸附劑表面可以顯著增加氟化物吸附容量。活性炭，具有天然(未改性)巨大表面積，是來自水的氟化物的優(yōu)秀吸附劑，但是可以提供穩(wěn)定的支持，以實現(xiàn)強大的氟化物吸附劑的金屬相的高分散性，并且還可以抑制這些活性金屬顆粒的燒結(jié)或體積沉淀。當這種活性炭質(zhì)材料用鋯(IV)及其金屬絡合物浸漬時，吸附能力已經(jīng)被提高了3-5倍 。控制活性炭表面積和負載金屬相的尺寸分布是提高氟化物吸附能力的關(guān)鍵因素。并且還可以抑制這些活性金屬顆粒的燒結(jié)或體積析出。

　　一些研究已經(jīng)集中在裝載鋯(IV)轉(zhuǎn)換成幾種吸附劑通過浸漬或沉淀使用金屬鹽溶液。雖然這種合成操作簡單，但是由于pH，離子強度，絡合劑的存在或已知會影響Zr(IV)顆粒的聚集和重組的其他因素的影響，難以理解和優(yōu)化。在許多情況下，吸附劑的特定面積由于平均尺寸范圍為納米至微米的含Zr顆粒的孔阻塞而下降，并且在常規(guī)合成中不受控制。我們相信有意使用可以在合成過程中結(jié)合粒子表面或核的絡合(或螯合)配體，可能有助于控制分散金屬的生長和最終粒度分布。有機酸已經(jīng)證明在成核和聚合階段。這種方法尚未被系統(tǒng)地用于將含Zr納米顆粒負載到碳質(zhì)表面如活性炭上，因此利用高機械強度，優(yōu)異的流通系統(tǒng)滲透性和高活性炭表面，以供將來在脫氟工藝中使用用于飲用水系統(tǒng)。本研究的目的是通過在浸漬過程中用草酸作為絡合配體控制含Zr(Ⅳ)顆粒的粒徑，提出可能的氟吸附機理，提高顆粒活性炭的氟吸附能力。

　　活性炭使用鋯改性

　　根據(jù)考慮了Zr(IV)/有機封端劑(Zr / OA)比率的實驗設計，制備了鋯浸漬的活性炭，以確定產(chǎn)生具有最高氟吸附能力的吸附劑的條件。將活性炭加入到Zr 2 +〜15 %的ZrOClO 2 ·8H 2 O溶液中。隨后，將浸漬的活性炭與10mL的0.01-12.2%的草酸溶液混合1天，然后過濾，漂洗，并在60℃下干燥12小時。由此得到的浸漬完成的活性炭稱為ZrOx-AC。將F400加入到ZrOClO 2 ·8H 2 O溶液中，所得材料表示為鋯改性活性炭。所有浸漬過程均在25℃進行。

　　活性炭吸附氟化物機理

　　這里使用的多種光譜技術(shù)與電位滴定提供了關(guān)于Zr-草酸浸漬的活性炭(ZrOx-AC)中的氟化物吸附過程的有價值的信息。光譜分析確定了在商業(yè)活性炭(F400)上和氟化物吸收中參與Zr(IV)離子錨定的主要官能團。此外，這些分析有助于確定碳表面上的氟氧化鋯種類。

　　因此，根據(jù)本研究中的所有證據(jù)，可以假定可能的氟吸附機理(上圖)。首先，ZrOCl 2(ZrOOH +或[Zr(OH)2 + x ·(4-x)H 2 O] 4 (8-4x)+)的水解Zr(IV)-COOH基團通過靜電相互作用形成CO-Zr鍵。考慮到鋯(IV)能形成四面體和八面體的聚合物結(jié)構(gòu)。因此，可以提出活性炭表面的氧官能度之間的第一相互作用，參見圖。

　　總之，表明在活性炭的Zr摻雜過程中加入草酸可使氟吸附量在簡單的Zr摻雜的AC下以1.05的最佳Zr / OA比提高3倍。我們的工作表明，增強機理涉及與Zr離子的OA絡合，其控制成核并限制在常規(guī)方法中減少Zr分散的ZrO 2顆粒的生長。抑制顆粒生長增加了鋯活性表面積，并且以與活性炭表面位點相關(guān)的OA分子復合物的形式留下了一些高活性的Zr。最后，提出的氟化物吸附機理是從Zr-草酸鹽表面位置進行羥基交換，并且在Zr = O組中氟離子與鋯離子的正電荷相互作用。

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