編號：FTJS09125
篇名：檸檬酸優(yōu)化水熱合成羥基磷灰石及礦井水除氟性能
作者：趙佳昕 李文博 王吉坤
關(guān)鍵詞： 水熱合成 響應(yīng)面法 羥基磷灰石 檸檬酸 除氟 吸附熱力學(xué) 吸附動力學(xué)
機(jī)構(gòu)： 煤炭科學(xué)研究總院 煤炭科學(xué)技術(shù)研究院有限公司煤化工分院
摘要： 為了提高羥基磷灰石的分散性,通過水熱法合成羥基磷灰石粉體。通過添加檸檬酸提高樣品的分散度、降低晶粒尺寸,從而提高在模擬水樣中的除氟效率。通過單因素試驗和響應(yīng)面法對羥基磷灰石的水熱合成工藝條件進(jìn)行主要參數(shù)優(yōu)化,并利用紅外光譜、掃描電鏡、能量色散X射線光譜、比表面積及孔隙分析和X射線衍射儀等表征了不同檸檬酸添加比例下水熱合成羥基磷灰石。結(jié)果表明,檸檬酸的加入會顯著影響羥基磷灰石在納米尺度下的微觀形貌。利用Box-Behnken設(shè)計的3因素3水平響應(yīng)面試驗確定水熱法合成羥基磷灰石的最佳參數(shù)為:水熱溫度147℃、水熱時間8 h、檸檬酸添加量0.5%,在最佳工藝條件下,成功得到高分散度的納米羥基磷灰石,針對模擬水樣(氟離子質(zhì)量濃度為6 mg/L)除氟效率達(dá)44.6%,除氟容量為2.678 mg/g,高于同等測試條件下的市售羥基磷灰石測試值(1.437 mg/g)。吸附過程的熱力學(xué)研究表明,Langmuir等溫模型擬合效果要優(yōu)于Freundlich模型。計算熱力學(xué)參數(shù)可知,所制備的羥基磷灰石對氟離子的吸附是自發(fā)(ΔG0<0)、放熱(ΔH0<0)、熵增(ΔS0>0)的過程。羥基磷灰石對氟離子的吸附符合準(zhǔn)二級反應(yīng)動力學(xué)過程。通過造粒成型及連續(xù)吸附裝置對所制羥基磷灰石樣品進(jìn)行評價,出水氟離子質(zhì)量濃度連續(xù)9 d保持在1.0 mg/L以下,該吸附劑具有良好除氟效果。
