蛇纹石负载羟基磷灰石对矿区地下水中氟、铁和锰的动态吸附性能

• 作者: 李喜林 于晓婉 李磊 王来贵 刘思源
• 来源期刊: 煤炭学报
• 关键词: 氟 铁 锰 蛇纹石 羟基磷灰石 动态吸附 Thomas模型
• 年，卷（期）: 2021,（3）
• 所属期刊栏目: 矿山环境保护
• 页码范围: 1056-1066
• 页数: 11页
• 分类号: X703
• 语种: 中文
• DOI: 10.13225/j.cnki.jccs.2020.1555

摘要

针对矿区地下水中氟、铁、锰污染超标问题,利用湿法化学共沉淀法制备蛇纹石负载羟基磷灰石(Srp/HAP)复合吸附剂,通过动态吸附试验,研究Srp/HAP对F-,Fe2+,Mn2+的同步吸附性能,考察吸附床高度、流速及进水质量浓度对穿透过程的影响.采用Adams-Bohart,Thomas模型拟合和SEM,EDS,XRD,BET,FT-IR等微观表征,分析Srp/HAP对F-,Fe2+,Mn2+的吸附机理.结果 表明,制备的Srp/HAP复合吸附剂颗粒紧实,既有Srp表面的片状卷曲结构,又解决了HAP表面团聚问题,负载后颗粒的比表面积、孔容均有明显增加,具有较好的表面孔隙结构,有利于氟、铁、锰的同步吸附去除.吸附柱吸附总量随床柱传质区高度的增加和3种离子初始质量浓度的升高而增加;在进水流速为4 mL/min时动态柱对离子的动态吸附容量最高,流速过大和过小都不利于复合吸附剂的动态吸附;在吸附剂填充高度15 cm,进水流速为4 mL/min时,动态柱对初始质量浓度分别为5,20和5 mg/L的F-,Fe2+,Mn2+的最大动态吸附容量分别为1.567,7.008和1.615 mg/g.采用Thomas模型能较好描述Srp/HAP对F-,Fe2+,Mn2+的吸附动力学特征.微观分析表明,吸附过程既有表面物理吸附,也有化学吸附,化学吸附主要表现为离子交换和表面络合作用.F-部分取代HAP中的OH-,Fe2+和Mn2+则取代Srp中的Mg2+,使得F-,Fe2+,Mn2+在复合颗粒表面的赋存状态主要以Fe3Si2(OH) 4O5,Mn3 Si2(OH)4O5,Ca5(PO4) 3F化合物存在,另外HAP晶体表面的PO43-与Fe2+和Mn2+也可能发生络合作用.蛇纹石负载羟基磷灰石复合颗粒可作为矿区处理含氟、铁、锰离子地下水的优良吸附剂.