文档介绍：烟台大学
硕士学位论文
Mg-Al、Mg-Fe-Al类水滑石的制备及吸附水中氟离子的研究
姓名:王玉莲
申请学位级别:硕士
专业:物理化学
指导教师:徐秀峰
20080501
摘要
近年来金属冶炼和电子工业的发展,导致 CF4 废气量日趋增多,CF4
经催化水解
(CF4 + 2H2O = CO2 + 4HF)产生了 HF,碱液吸收后成为一种含氟废水。
对含氟废水的处理已引起了人们的高度关注,固体吸附法是处理含氟废
水的有效方法。
在国内外同类研究的基础上,本论文制备了一组不同原料配比的二
元 Mg-Al 类水滑石、三元 Mg-Fe-Al 类水滑石及焙烧态水滑石,进行了结
构表征,以 NaF 溶液为模拟含氟废水,考察了水滑石的吸附性能,确定
了平衡吸附时间,得到了吸附等温线,并用几个吸附等温式模型对所得
数据进行拟合;考察了吸附温度对平衡吸附量的影响,计算得到了∆G°、
∆H°、∆S°等吸附热力学参数。探讨了吸附机理和类水滑石吸附剂的再生
方法,将水滑石的吸附性能与传统吸附剂活性炭、氧化铝做了比较。取
得了以下结果:
(1) 制得的类水滑石晶型结构规整,实际组成与理论值相近。类水滑
石的热分解反应主要分三个阶段,在受热过程中依次失去结晶 H2O、层
2-
板-OH 和层间 CO3 。
(2) 新鲜类水滑石的平衡吸附时间为 6h,焙烧类水滑石的平衡吸附
时间为 2h。类水滑石对 F-的吸附动力学行为符合二级反应速率方程所描
述的规律。
新鲜类水滑石的饱和吸附量随 Mg/Al 或 Mg/(Al+Fe)的增大而增大;
Mg/(Al+Fe)不变时,Al/Fe 的值增大,F-吸附量增大。焙烧类水滑石的饱
和吸附量远高于新鲜水滑石。
- 2-
新鲜类水滑石吸附 F 过程中层间 CO3 不断被交换出来,对吸附液有
一定的缓冲作用;焙烧态类水滑石吸附时,Mg-Al 混合氧化物在水中重建
结构释放出 OH-,也起到了缓冲作用,所以吸附量受 pH 值的影响不很大。
新鲜类水滑石吸附 F-是非自发的、吸热的物理过程,焙烧态类水滑
石对 F-的吸附是自发的、吸热的物理过程。等温吸附数据基本符合
Langmuir 吸附等温式。
(3) 类水滑石的吸附性能远高于活性炭、氧化铝。但再生类水滑石的
饱和吸附量明显减小,再生方法有待于进一步探讨。

关键词:含氟废水吸附水滑石类水滑石结构表征
I
Abstract
Presently, people are suffering from more and more serious fluoride
pollution because large numbers of pounds have been consumed
and produced, particularly in high-tech industries such as semiconductors
and integrated circuits production. Consequently, treatment of fluoride ion
from aqueous solution has e a worldwide important subject.
Adsorption is one of the mon and economical methods ever used.
In the present thesis, Mg-Al-HTlcs (hydrotalcite-pounds) and
Mg-Fe-Al-HTlcs with different M2+/M3+ mole ratios were prepared by
co-precipitation method, calcined at different temperatures to get the
calcined samples, and characterized using XRD, FTIR, ICP-AES and TG
techniques. The adsorption capacity of fluoride ion from simulated
wastewater on HTlcs and calcined samples as adsorbents was measured
under different conditions. The effect of adsorptive time, fluoride ion
concentration, pH value