摘要：用共沉淀法將ZrOCl2·8H2O包裹在磁性納米Fe3O4表面,合成了一種針對高濃度含砷含氟廢水的高效新型磁性納米吸附劑Fe3O4·ZrO(OH)2。研究考察了吸附劑對氟和砷的吸附容量、反應(yīng)平衡時(shí)間以及pH對吸附效果的影響。實(shí)驗(yàn)表明,磁性納米Fe3O4·ZrO(OH)2吸附劑對水中F-和As(Ⅲ/Ⅴ)等溫吸附模型符合Langmuir和Freundlich模型。對溶液中總氟和總砷的吸附容量分別可達(dá)70.42 mg/g和133.33 mg/g。通過擬二級動(dòng)力學(xué)方程可得知吸附過程在20 min左右即可達(dá)到平衡。隨著pH的不斷增加,吸附劑對氟的吸附容量逐漸降低,而對砷的吸附量則是先增加后減少。
氟(F)和砷(AS)在自然界中分布都十分廣泛。氟化物被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、日常生活及高科技中，砷及含砷化合物用途也非常廣泛。然而氟和砷的危害也均不容忽視，如果人或動(dòng)物長期攝入過量的氟化物，則會(huì)導(dǎo)致牙齒和骨骼損害，并波及到心血管及神經(jīng)系統(tǒng)的全身性疾病。砷更是人和動(dòng)物致癌、致畸、致突變的罪魁禍?zhǔn)住＝陙恚嘘P(guān)氟和砷中毒事件的發(fā)生更是層出不窮。
在我國內(nèi)蒙古、新疆、山西和貴州等地區(qū)都有關(guān)于高氟高砷水中毒事件的報(bào)道。另有報(bào)道稱，氟砷共存時(shí)可能因二者協(xié)同毒性效應(yīng)而導(dǎo)致氟砷中毒發(fā)病率異常升高。鑒于氟砷中毒的廣泛性與嚴(yán)重性，飲用水中去除氟和砷就成了關(guān)系民生的重大問題。
世界衛(wèi)生組織規(guī)定飲用水中氟和砷的最大允許濃度分別為1.5mg/l和0.01mg/l。我國自2007年7月1日實(shí)施的新國標(biāo)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006）》將飲用水中氟和砷的標(biāo)準(zhǔn)限值定為1 mg/和0.01 mg/。為保證飲用水質(zhì)安全、提高人民健康水平，迫切需要開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效、方便可行的飲用水除氟除砷以及同時(shí)去除氟砷的工藝技術(shù)。具體參見http://www.jianfeilema.cn更多相關(guān)技術(shù)文檔。
目前，國內(nèi)外飲用水除氟除砷的方法比較相似，常用而且比較有效的主要有混凝沉淀法、膜分離法、離子交換法、電化學(xué)法和吸附法等。由于吸附法具有除氟效果好、成本低、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，一直是含氟含砷廢水處理的重要方法之一。常見的除氟除砷吸附材料有稀土元素、活性材料、改性材料、鐵鋁及其化合物、復(fù)合材料、納米材料等。
其中，稀土元素和鐵鋁及其化合物由于其低廉的成本一直是國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的傳統(tǒng)吸附劑，而改性材料、復(fù)合材料和納米材料作為一種新型的吸附材料，因其具有較大的吸附容量及多樣的類型越來越受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注，但昂貴的制作成本與繁瑣的固液分離過程成為制約其發(fā)展的一個(gè)重要因素，尤其在發(fā)展中國家。而同時(shí)具備價(jià)格低廉、選擇性強(qiáng)、吸附速率快、化學(xué)穩(wěn)定性好、固液分離簡單快速且能將溶液中氟和砷一步去除等優(yōu)點(diǎn)的吸附材料從目前來看在國內(nèi)外的相關(guān)文獻(xiàn)中尚未見有報(bào)道。
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