壳聚糖改性去除饮用水中氟离子的研究

【目的】采用稀土金属镧离子对壳聚糖进行改性,制备新型除氟吸附材料,考察其对饮用水中氟离子的去除效果。【方法】利用浸渍法制备负载镧离子量不同的改性壳聚糖,采用间歇吸附试验研究镧改性壳聚糖对氟离子的去除效率,确定最佳镧改性壳聚糖的制备条件,研究吸附平衡时间、氟离子初始质量浓度、溶液pH、水中共存阴离子对镧改性壳聚糖吸附除氟性能的影响,并采用FTIR分析镧改性壳聚糖的表征。【结果】当La(NO3)3·nH2O与壳聚糖的质量比为0.25(记为LaCh3)、氟离子初始质量浓度为10.0mg/L时,镧改性壳聚糖对氟离子的吸附效果最好,氟离子的吸附容量为3.76mg/g,去除率达到75.0%;LaCh3对氟离子的吸附速度较快,2h吸附基本达到平衡;在氟离子初始质量浓度为2.0～15.0mg/L时,随着氟离子质量浓度的升高,LaCh3对氟离子的去除率逐渐降低,而吸附容量逐渐增加;氟离子初始质量浓度在4.0～6.0mg/L时,LaCh3对氟离子的去除率达到90%以上,水中氟离子质量浓度能够达到国家安全饮用水标准(<1.0mg/L);LaCh3对氟离子的吸附容量随溶液pH的升高而降低,其值在饮用水pH值范围内变化不大,pH>10.0时,吸附容量明显降低;LaCh3对氟离子的吸附受水体中CO32-和HCO3-的影响较大;FTIR分析显示,LaCh3中的La3+主要与壳聚糖中的羟基配位结合。【结论】与纯壳聚糖相比,镧离子改性后的壳聚糖对氟离子的吸附效果非常明显,可用于饮用水的脱氟处理。

Experimental study of modified chitosan for removing fluoride ion from drinking water