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国际化学工程杂志》上/ gydF4y2Ba2018年/ gydF4y2Ba文章

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体积 2018年 |文章的ID 3975948 | https://doi.org/10.1155/2018/3975948

Yasinta约翰,维克多金刚砂大卫,丹尼尔Mmereki, 比较研究从水中移除有害阴离子吸附:复习一下”,国际化学工程杂志》上, 卷。2018年, 文章的ID3975948, 21 页面, 2018年 https://doi.org/10.1155/2018/3975948

比较研究从水中移除有害阴离子吸附:复习一下

学术编辑器:Swapnil a Dharaskar
收到了 2017年8月01
接受 2017年12月27日
发表 2018年2月15日

文摘

提出了一种比较的亚砷酸盐(如(3)),砷酸(如(V)),和氟(F)更好地理解的条件和因素在与关注(i)的吸附等温线的吸附模型,(2)pH值的影响,(3)离子强度的影响,及(iv)共存物质的影响如阴离子、阳离子、天然有机物。它提供了一个深入分析各种方法的亚砷酸盐(如(3)),砷酸(如(V)),和氟(F- - - - - -)除在吸附过程中吸附和阴离子的特征。吸附剂的表面积并没有导致这些阴离子的吸附容量,而是其他物理和化学属性的组合。阴离子的吸附容量取决于组合的所有因素:pH、离子强度、共存物质,孔隙体积和颗粒大小、表面改性、预处理的吸附剂,等等。极端高吸附容量可以通过吸附剂的改性。一般来说,pH值对吸附能力有更大的影响力,因为它影响离子强度,共存阴离子如重碳酸盐、硫酸盐、二氧化硅,吸附剂的表面电荷和离子物种可以出现在解决方案。

1。介绍

有害阴离子是饮用水中污染物的另一组除了金属离子和有机物已知有毒和致癌。在地面和地表水域这些阴离子的存在导致了严重的污染和造成不良的健康影响。有毒离子、亚砷酸盐(如(3)),砷酸(如(V)),和氟(F- - - - - -)显示关注治疗废水和饮用水。吸附过程中几种处理技术适用于去除氟(F- - - - - -),亚砷酸盐(如(3)),和砷酸(如(V))离子由于当地材料的可用性和易于操作和维护,一般来说这是一个低成本的技术和适用于发展中国家。吸附过程受一些环境条件的影响,如pH值、盐效应,或离子强度,其他阴离子,阳离子,和有机物质,吸附物物理和化学性质,在先前的研究已报告(1- - - - - -5]。但是,没有之前的研究做了比较两个阴离子pH值等影响因素的基础上,盐效应,或离子强度和其他阴离子的存在及其在吸附等温式的关系。本文旨在提供一个评估这些参数及其对亚砷酸盐的影响(如(3)),砷酸(如(V)),和氟(F- - - - - -)在不同的吸附剂吸附过程。它也试图找到阴离子之间的关系及其影响因素。因此,本文着重于等温吸附模型、pH、离子强度的影响,以及共存物质的影响包括阴离子和阳离子氟(F的特征- - - - - -),亚砷酸盐(如(3)),和砷酸(如(V))阴离子吸附过程。

1.1。砷

砷是排放到环境中通过自然活动和人为活动(6,7]。砷发生在有机和无机两种形式。砷酸(如(V))和亚砷酸盐(如(3))是无机砷的形式被认为是毒性更强和更普遍的水。砷物种的存在取决于溶液pH值和氧化还原条件8]。无机砷的摄入会导致恶性和良性健康的影响。砷浓度小于0.05 mg / L的慢性接触与皮肤疾病,神经和心血管系统障碍、皮肤、肾、肺癌(6,9,10]。砷影响生理活动,例如活动的重要的阳离子,细胞内酶和转录事件(6,9]。饮用水中砷浓度升高也被报道导致流产和死胎的增加(11]。

从水中砷的方法包括氧化、过滤、吸附、生物氧化、共同沉淀、膜技术(12]。大量的砷处理技术需要pH值调整和用于去除砷五价的状态。因此氧化是包括作为预处理转换(III) (V) (13]。然而,凝聚和絮凝的过程中产生的污泥,这使得它效率低下的(III)删除13]。与广泛的吸附剂吸附过程已被证明是有效的吸附砷酸(如(V))和亚砷酸盐(如(3))离子从水和被各种报道研究人员14- - - - - -16]。

1.2。氟(F)

氟污染的地下水已经在世界范围内引起严重的人类健康问题(17,18]。氟化物存在与铁、氟化铝、铍离子(F- - - - - -在自然水域)(19]。它是由放电引起的矿物沉积物和工业(磷酸生产化肥(3.8%氟)、砖、瓦、陶瓷)废水含有氟化物在接收水体19]。无机氟化合物在工业上用于铝生产和钢铁和玻璃纤维的通量,氟硅酸,hexafluorosilicate钠和氟化钠用于公共水氟化反应处理(18]。氟化物在人类健康也至关重要的组件的正常矿化骨和牙釉质的形成20.]。

饮用水中氟化物是有益的水平0.7 mg / L,但有害高于1.5 mg / L,根据世界卫生组织的限制(21]。过度摄入氟化物可能导致牙齿和氟骨症20.]。氟中毒流行在超过20个发达国家和发展中国家20.,21]。氟化物也会导致关节炎、骨质疏松症不育,脑损伤癌症、阿尔茨海默综合症、甲状腺疾病、骨质疏松(17,21]。高氟化物浓度已知干扰碳水化合物,脂类,蛋白质,维生素和矿物质代谢,由最初和胃肠道刺激,作用于肠道粘膜,然后在胃里形成氢氟酸在稍后的阶段(17,20.]。氟化也会引起肾脏疾病在动物和人类和干扰大脑和松果体的功能(17]。

由于氟化物在人类健康的毒性作用,各种方法已经开发了过量的氟离子的去除饮用水。目前,常用的方法包括吸附在活性氧化铝(AA)、骨炭、粘土(22)、降水与石灰、白云石和硫酸铝,Nalgonda技术(23)、离子交换、反渗透、电渗析和纳滤22]。混凝、吸附和离子交换技术被广泛选择是defluoridation氟化技术在流行地区(23]。Nalgonda技术和吸附骨炭已经使用在许多发展中国家如坦桑尼亚和印度(23]。然而,这种方法的缺点是被一些研究者报道,例如,高残留铝浓度(2 - 7毫克/升)在处理过的水比标准的0.2 mg / L (17]。膜过程提供高质量的水,但有一个更高的操作成本(23]。

2。吸附法除砷和氟化

吸附方法被证明能对感冒从水中去除氟和砷90% (16,22]。然而,在吸附过程中,吸附剂的组成的大型负责消除污染物(24,25]。许多吸附剂在吸附过程中使用,但最常见的水和废水处理的活性炭、活性氧化铝、离子交换树脂、金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐、粘土(16,22]。描述的吸附过程是通过平衡等温线发生在吸附剂的吸附接触一段时间。因此,被吸附物的浓度与接口解决方案是平衡浓度(25]。平衡等温线是必不可少的有效吸附系统的设计(26]。

不同吸附剂的吸附容量受pH值的影响,其他吸附阴离子的存在,离子强度、温度、吸附剂的性质、被吸附物的初始浓度,等等(16,17]。实验结果表明,pH值的解决方案是吸附过程的主要控制参数(27]。pH值影响吸附影响吸附剂的表面电荷(4,24,28,29日]。然而,pH值的影响的评估是由特定的离子之间的相互作用和吸附网站(30.]。阴离子的吸附增加pH值降低,因为竞争离子浓度越高,比如哦由于质子化了的表面和增加。在水溶液中,吸附过程主要是由电荷零点(ZPC)的吸附剂31日,32]。在零点,pHzpc的特点决定了吸附剂表面的pH值已经净电中立。它也在酸性或碱性官能团不再导致溶液的pH值(33]。在pH值高于ZPC,净负或阴离子表面电荷,并将参与阳离子表面的吸引力,以及阳离子交换反应。表面有一个净正电荷pH值低于ZPC。因此,它将吸引阴离子构成(34]。金属吸附对pH值的依赖与自然和官能团的离子状态存在的吸附剂和金属化学在解决方案(35- - - - - -37]。

许多研究已经进行除氟通过吸附(22)和砷(16]。此外,pH值被报道是一个关键因素影响氟吸附剂的吸附水界面(38]。据报道,氟离子的去除发生pH值2.0和8.0之间(27,39,40]。同时,砷的吸附物种高度依赖pH值由于其存在的能力(3)或(IV)在不同pH值。(III)是高度高pH值(基本)值,同时移除(IV)在酸性pH值和快速减少基础培养基(41- - - - - -43]。

吸附剂的吸附能力也受到吸附剂的物理和化学特性(16]。表面积和总孔隙体积确定吸附能力基于动力学和平衡吸附实验的结果(44- - - - - -47]。化学和物理的控制氧官能团大大影响他们的性能在吸附过程47]。然而,使用扩展x射线吸收精细结构(EXAFS),傅里叶变换红外光谱(FTIR)和x射线吸收边附近结构(黄嘌呤)已经被用于去除氟化的48)和砷(49)进一步研究吸附机理和官能团参与不同的吸附剂。这些显示的参与在表面官能团如羟基和碳酸盐,参与吸附。

不同的材料存在于水和废水,具有不同的吸收特性和可能互相竞争有限的网站吸附,因此具体的吸附材料减少(4,50,51]。这些材料包括阴离子和阳离子和有机物(51- - - - - -55]。氯化阴离子如硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐,碳酸氢盐,磷酸盐通过调整影响吸附在固体表面的静电电荷,因为相同的负离子(11,56- - - - - -61年]。对除氟阴离子的影响报道(40,62年- - - - - -66年]。这些离子的直接和间接影响都受到pH值的影响,阴离子的浓度和内在的约束力的亲和力(42,59]。一个常见的干扰离子磷酸盐。磷酸盐存在四种不同形式的根据不同的pH值,磷酸离子( )、磷酸二氢离子(H2阿宝4−)和磷酸氢离子( )在稀水溶液和水磷酸(H3阿宝4(aq)) (60]。 离子更主要在强碱性条件下, 离子在弱碱性条件下,H2阿宝4−在弱酸性条件下,离子和水H3阿宝4(60]。一般来说, , ,和Cl干扰离子显示一个微不足道的影响吸附阴离子与之相比 ,有一个很大的影响在所有阴离子吸附(16,67年]。

阳离子的影响等3 +、铁3 +、镁2 +、钙2 +、锰2 +在吸附和干扰这些阴离子的吸附容量已报告,56,62年,68年- - - - - -71年]。阳离子如钙的存在2 +和毫克2 +增加了氟与钙增加2 +和毫克2 +浓度(72年]。离子强度报告增加了吸附的增加砷酸(67年),它对氟的吸附没有显著的影响73年]。

天然有机物在水中可能会推迟吸附平衡,降低砷和砷酸吸附的程度16]。天然有机物含有弱有机酸和有机化合物的混合物,没有一个明确的化学结构(50]。富里酸(FA)和胡敏酸(HA)在本质上是疏水的,他们代表近60%的溶解有机水生系统(56]。通过稳定的腐殖质物质干扰阴离子吸附金属络合物形成(23,54,56]。由于这些参数的重要性在吸附过程中,我们评估了吸附等温线,共存物质,pH值的影响,对亚砷酸盐和离子强度及其影响(如(3)),砷酸(如(V)),和氟(F- - - - - -)在不同的吸附剂去除,旨在找到它们之间的关系。在水中阴离子吸附的洞察力主要局限于单个离子的吸附和特定的吸附剂。因此本文总结了常见的阴离子吸附特征并解释相关的角色力量和吸附剂的吸附控制条件和特性适用于亚砷酸(如(3)),砷酸(如(V)),和氟(F- - - - - -)吸附在水里。

3所示。吸附等温线的研究(3),(V)

弗伦德里希等温线、朗缪尔等温线和打赌等温线的吸附过程中最常用的等温线模型(25,26,37,52]。综述,只有弗朗缪尔和考虑由于其广泛适用性看透的良好的吸附程度74年]。

吸附技术可以减少砷浓度小于10 mg / L (75年),常见的吸着剂的除砷是合成激活碳,商业和农业产品和副产品,和工业废料土壤成分,例如,粘土矿物、二氧化锰、沸石、活性氧化铝、水铁矿/铁和氢氧化/铁氧化物、氢氧化物、水滑石,磷酸盐,和金属的方法,例如,零价铁(13,16]。铁基吸附剂(IBS)已报告有前途的吸附剂的除砷,因为他们有较高的亲和力在中性条件下砷(76年]。这些包括激活氧化铁或氢氧化铁和探针的沙子13]。砷的去除采用铁基吸附剂吸附到表面羟基发生,共同沉淀和离子交换77年]。然而,随着铁氧化物吸附剂,移除(V)在中性pH值通过配位体交换monodentate复合物的形成发生在低表面覆盖,而在高表面覆盖,作为(V)物种绑定到氧化物通过双齿配合物的形成,同时占用两个同时吸附网站(78年]。很少有激活碳吸附的选择性(3)和(V)在从水中含量< 0.5 mg / L (51]。

(V)可以很容易被广泛的吸附剂相比,砷(III)(表1),因为砷(III)是很容易吸附砷(V)和之前或在吸附过程中被氧化。(3)氧化发生自然或通过使用铁、过氧化氢、氯、次氯酸盐,和锰,见一项由贾尔斯et al。79年]。同时,另一个原因是,吸附砷的显著依赖于砷物种形成,这也取决于pH值和潜力。改性吸附剂已被证明有更高的砷吸附(图的能力1修改的吸附剂相比)。修改后的吸附剂包括,但不限于,酸改性炭黑改性赤泥,chitosan-coated biosorbent,双金属氧化物磁性纳米材料(MnFe2O4和钴铁2O4),聚合铝/铁改性蒙脱石、锰敷氧化物氧化铝和合成菱铁矿。在砷吸附表面积是微不足道的(图2),不为吸附剂的吸附容量(30.,76年,80年]。平衡吸附容量取决于离子在溶液中物种的浓度和吸附剂的属性(30.]。吸附剂的选择同意朗缪尔或弗伦德里希仍不清楚。然而,一项研究[81年)建议,如果(V)跟着弗伦德里希等温线在砷吸附到Iron-Zirconium二进制敷氧化物砂(IZBOCS),这表明,吸附(V)是多层和异构的吸附过程。朗缪尔模型最适合作为(3)和(V)吸附氢氧化工艺及涂在大孔,根据作者,通过吸附作用吸附发生。


吸附剂 吸附容量 吸附等温式 初始浓度 引用
砷三世 砷V

聚丙烯酰胺锆混合(ZrPACM-43) 0.20毫克/克
0.80毫克/克
弗伦德里希 10毫克/升 (14]
锰敷氧化物氧化铝(上海) 42.48毫克/克 - - - - - - - - - - - - (2]
纳米零价 18.2毫克/克 12毫克/克 弗伦德里希和朗谬尔 - - - - - - (3]
MnFe2O4 94毫克/克 90毫克/克 朗缪尔 10毫克/升 (42]
钴铁2O4 100毫克/克 74毫克/克 朗缪尔 10毫克/升 (42]
氧化锰(II, III) (Mn3O4) 101年μg / m2 朗缪尔
弗伦德里希
1毫克/升 (52]
活性氧化铝 0.0545毫克/克 - - - - - - 朗缪尔,弗伦德里希 0.5毫克/升 (82年]
铜(II)氧化物纳米颗粒 - - - - - - 1.0862毫克/克 朗缪尔 100年µg / L (57]
Chitosan-coated biosorbent 56.5毫克/克 96.46毫克/克 朗缪尔 100 ppm (83年]
Cellulose-carbonated羟磷灰石纳米复合材料 12.72毫克/克 朗缪尔 10毫克/升 (84年]
Magnetiteemaghemite纳米颗粒 3.69毫克/克 3.71毫克/克 弗伦德里希 1.5毫克/升 (85年]
聚合铝/铁改性蒙脱石 19.11毫克/克 21.23毫克/克 弗伦德里希 10毫克/升 (86年]
活性氧化铝颗粒 - - - - - - 15.9毫克/克 朗缪尔 2.85和11.5 mg / L (87年]
活性氧化铝颗粒 3.48毫克/克 朗缪尔 0.79和4.90 mg / L (87年]
铁(铁2O3) - - - - - - 0.66毫克/克 朗缪尔 200年µg / L (60]
氧化铝(Al2O3) - - - - - - 0.17毫克/克 朗缪尔 - - - - - - (60]
敷氧化物砂 0.0411毫克/克 0.0426毫克/克 朗缪尔 100年µg / L (88年]
Shirasu-zeolite P1 (-SZP1) - - - - - - 65.93毫克/克 弗伦德里希 - - - - - - (89年]
Aluminum-loaded Shirasu-zeolite P1 (Al-SZP1) - - - - - - 10.47毫克/克 弗伦德里希 0.13毫米 (89年]
Alum-impregnated活性氧化铝(理论) - - - - - - 0.0314更易与克 朗缪尔 1 - 25 mg / L (90年]
铜氧化物结合 2.161毫克/克 2.017毫克/克 朗缪尔 - - - - - - (91年]
修改的氧化铝 0.925毫克/克 0.637毫克/克 朗缪尔 - - - - - - (91年]
针铁矿 - - - - - - 15毫克/克 朗缪尔 - - - - - - (92年]
黄钾铁矾 - - - - - - 21个毫克/克 朗缪尔 - - - - - - (92年]
探针的沸石(ICZ) - - - - - - 0.68毫克/克 朗缪尔 - - - - - - (93年]
Iron-impregnated粒状活性炭 - - - - - - 0.6毫克/克和1.95毫克/克 朗缪尔 - - - - - - (93年]
回收铁敷氧化物金沙 6.7 - -8.7 g / g - - - - - - 朗缪尔 301克/升 (94年]
磁赤铁矿纳米颗粒 - - - - - - 16.7毫克/克 朗缪尔 - - - - - - (95年]
酸改性炭黑 - - - - - - 46.3毫克/克 朗缪尔 100毫克/升 (96年]
修改后的赤泥 - - - - - - 68.5毫克/克 朗缪尔 - - - - - - (69年]
MnO2改性天然斜发沸石沸石 - - - - - - 1μg / g 弗伦德里希 20µg / L (97年]
修改的天然斜发沸石 - - - - - - 0.38μg / g 弗伦德里希 20µg / L (97年]
新颖的混合材料 0.25毫克/克 朗缪尔 10 mg / L, 50 mg / L, 100 mg / L (98年]
合成菱铁矿 - - - - - - 31毫克/克 朗缪尔 (99年]
铁敷氧化物真菌生物量 880年μg / g 1080年μg / g 朗缪尔 100克/升 (One hundred.]
氧化铜纳米颗粒 26.9毫克/克 22.6毫克/克 朗缪尔等温线 (101年]

研究利用x射线光电子能谱(XPS)显示,(III)被氧化和吸收的形式(V)表面氧化铜纳米颗粒(错)101年]。红外光谱也被用来阐明砷铁氧化矿物吸附机制涉及配体交换反应的离子取代哦和H2从表面O (102年]。傅里叶变换红外(FTIR)光谱表明Ca-OH官能团参与(V)切除骨char和共同沉淀和离子交换前后涉及(V)吸附(103年]。另一项研究表明,吸附的发生(3)通过静电吸引bismuth-impregnated生物炭(104年]。类似的结果(105年)对砷吸附长石组成,但鲁米诺之间的静电吸引是功能组织和主要形式的砷酸低博士的另一个EXAFS分析得出的吸附(III)和氢氧化为铁铝(V)涂在大孔是通过形成内在领域涉及氢氧化铁复合物。然而,(3)吸附,双齿复杂的形成,这与pseudo-second-order动力学模型(106年]。

像(V)阴离子的吸附活性炭与硬酸官能团的浓度有关,而不是碳表面面积(30.]。类似的结果为(80年在砷吸附在含水氧化铁。图2显示各种吸附剂的吸附能力不依赖于砷的表面积。然而,据报道,砷的类型变化复杂的绑定与表面积取决于pH值和可用的网站数量为特定的吸附剂吸附(80年]在砷离子吸附,孔隙扩散是重要的,因为粒子大小、溶解度、pH值、金属离子浓度影响吸附能力和吸附容量在粒度增加而减少76年,107年]。

哈桑et al。108年]研究砷在氢氧化钾活化碳基杏石、海藻酸钙和藻酸钙/小球,活性炭复合珠子。吸附剂材料表面区域的1621米2/ g、32.9 m2/ g和733.6米220°C / g和吸附容量是26.3毫克/克,39.4毫克/克,分别和54.8毫克/克。作者得出结论,(V)吸附在很大程度上取决于pH值、固体吸附剂的表面化学,除了其表面积吸附物的结构属性。另一项研究通过使用磁性石墨烯氧化物作为吸附剂去除显示初始浓度的砷和砷吸附剂用量是影响吸附容量的主要因素109年]。

的最大吸附容量3.1毫克/克报道从燕麦壳活性炭制备具有特定区域的522米2/ g在最初的砷浓度的25到200μg / L (110年]。同样,对吸附剂吸附容量较低,高表面积观察到罗伊et al。111年]thioglycolated甘蔗碳(TSCC)作为吸附剂对砷去除。TSCC表面面积5690米2/ g。最大的报道一样(III)和(V)去除TSCC是85.01和83.82μ分别g / g,最初砷浓度的1500μg / L (111年]。

高吸附容量低表面区域也被观察到大量的研究工作。例如,移除(V)和(III) Zr (IV))下载橙色废物水凝胶20 mg / L的初始浓度和表面面积7.25 m2/ g。Zr (IV)的最大吸附容量)下载溶胶-凝胶法是88毫克/ g和130毫克/ g (V)和(III),分别为(112年]。类似的结果为(83年在chitosan-coated biosorbent和(14在聚丙烯酰胺锆混合材料(ZrPACM-43)。高吸附容量也被报道为吸附剂具有高表面积。例如,刘等人。113年]研究砷吸附在铁3O4)下载从废弃物生物质活性炭制备表面面积349 m2/ g;一个非常高的吸附容量为204.2毫克/克观察40 mg / L的初始浓度砷(113年]。报道的观察,选择吸附剂对砷吸附应该不仅基于吸附剂的表面积也结合的吸附剂和被吸附物的化学性质。

4所示。pH值对砷去除的影响

从水中去除砷取决于pH值随着吸附能力的变化与博士的变化减少三价砷的形式(亚砷酸(如(III)))主要存在于自然水域和厌氧环境,而砷酸(如(V)),一种氧化五价的形式,在有氧环境条件如地表水(79年]。砷酸物种存在 , , 和砷酸物种存在(哦)3,因为 , 根据溶液pH值(114年]。化学物种形成影响砷去除水溶液(构成)115年]。(V)作为一个带电物种存在于水在一个广泛的pH值,(3)存在如指控物种在很窄范围内的pH值(16,42,87年,89年,116年,117年),据报道,许多吸附剂倾向于吸附带电物种(16]。亚砷酸盐(如(3))是卸货(即。H3麻生太郎3在自然pH值(6 - 9)(图3);因此很难去除砷酸相比,指控((V))(例如, )(构成)115年]。(3)被氧化(V)的氧化剂,如氯或高锰酸盐在大多数砷治疗过程79年,89年]。吸附剂如铁基、铁矿产具有零收费在一定的pH值,在矿物表面电荷等于零(42,50,84年]。然而,在其他吸附剂,强烈吸附砷的pH > pHpzc表明吸附过程受表面络合而不是静电相互作用[86年]。

砷酸盐和亚砷酸盐吸附在活性氧化铝是由活性氧化铝的表面电荷和水中的砷物种的形成。由于氧化铝是敏感的pH值,调整pH值之前完成治疗。因此,亚砷酸的吸附(如(3))远远低于砷酸(如(V))为活性氧化铝在大多数pH值条件下,由于砷酸存在于消极的离子状态和亚砷酸盐在非离子状态。例如,辛格和裤子82年)研究(III)的清除活性氧化铝(AA),结果显示,94.4%最大吸附了pH值在6.0到-8.0之间,在更高的pH值下降(82年]。也观察到类似的结果(80年,87年]。

一项由Mamindy-Pajany et al。118年)的吸附(V)商业赤铁矿和针铁矿作为pH值的函数(2 - 12)和离子强度显示(V)吸附是在低pH值和无关紧要的高pH值。类似的结果为(119年)在(V)的针铁矿吸附水溶液和[120年)(3),(V)吸附在赤铁矿、磁铁矿、针铁矿。然而,据报道,赤铁矿是合适的吸附剂除(V)在自然中,因为它可以存在在pH值范围宽(99年]。Mamindy-Pajany et al。121年)发现了类似的趋势(V)吸附的赤铁矿,但(III),吸附是高度依赖于初始pH值,观察和减少吸附的pH值3。

的吸附(3)和(V)也被报道是受pH值高于10。例如,一项研究(3),(V)铁离子3O4纳米材料(70年,122年)观察到类似的趋势在一个铁敷氧化物水泥(IOCC)吸附能力(3)删除,123年在活性炭)。同时,高吸附百分比是观察到更高的pH值(V)吸附在活性炭和骨char吸附剂。吸附的(V)一直在低pH值最大。安萨里和Sadegh123年]报道的最大吸附(V) 3和pH值的降低与减少的博士,被活性炭吸附被认为是通过阴离子交换过程和物理化学吸附于活性炭的多孔结构。活性炭表面的正电荷在酸性条件下,这些正电荷离子平衡与他们相关。因此,这些阴离子交换与其他阴离子物种出现在解决方案。砷(III)吸附合成菱铁矿也被静电吸引以及相关物理化学反应(124年]。一般来说,(III)是吸附在中性pH值(图3)和(V)在一个广泛的pH值(2 - 10)取决于所使用的吸附剂材料。类似的趋势报道了各种吸附剂对砷吸附(50,57,60,103年]。

另一个不同的结果对pH值的影响(V)报道了(83年]对砷的去除(III)和砷(V)通过水介质chitosan-coated biosorbent(建行),即降低pH值增加(V)吸附和机制(V)去除离子吸引,根瘤的形成和吸收。

5。共存离子的影响,阳离子,砷和有机物质

5.1。共存离子的影响

共存阴离子如Cl, , , , 离子,在水源,可能与砷争夺活性吸附网站和显著降低吸附剂的除砷性能。已报告这些共存阴离子形成内在领域复合物与砷和减少两个离子之间的相互作用。往往是重大影响与pH值的变化和阴离子浓度的增加(3,78年]。

5.1.1。硫酸

砷去除使用KMnO4铁(II)表明,在50 - 100 mg / l的硫酸盐,吸附砷在pH值6 - 9 6.5降低了-36.0%。的原因是表面的竞争网站,弱者的亲和力砷吸附剂,硫酸和砷的吸附机制是不一样的。关等。56]研究了砷的吸附到含水氧化铁,结果显示一个下降的趋势在吸附(III)的pH值低于4 (58]。观察到一个类似的趋势(60)在(V)去除由氧化铁、氧化铝和(92年)在酸性条件下砷去除针铁矿和黄钾铁矾。然而,Maiti et al。50)表明,硫酸离子没有任何影响(V),(3)离子吸附由于更高的表面处理红土吸附亲和力(V)。类似的观察结果(42,125年]。

5.1.2中。磷酸

磷酸的影响是不同的(3),(V)。吸附剂的吸附容量减少更多的是(III)在低浓度和在较高的浓度(V)。然而,磷酸盐的影响也受到博士使用KMnO砷去除4铁(II)表明,砷去除降低了29.8%,34.2%,和47.3%的pH值4,5日和6日分别在磷酸的存在。原因是砷酸盐和磷酸盐的竞争结合位点和抑制形成铁沉淀和减少表面网站(56]。,通过增加磷酸浓度为2.5 mg / L,砷去除降低了59.6% (56]。(3),(V)从水中去除铜oxide-incorporated介孔氧化铝表明,磷酸的存在显著降低了作为(V)吸附由于磷酸和(V)之间的竞争45,91年]。宋et al。60)报道,磷酸浓度的增加会减少(V)吸附的吸附容量(V)2O3而菲2O3。类似的观察报告(89年在aluminum-loaded Shirasu-zeolite作为吸附剂。砷吸附时减少超过20%磷酸浓度增加了超过0.2毫米铜(II)氧化物纳米颗粒吸附剂(57]。Maiti et al。50)报道,砷去除当磷酸盐浓度减少到72.9%增加到5 mg / L合成菱铁矿作为吸附剂去除(V)。然而,在低浓度为0.2 mg / L磷酸铁(VI) / Al (III)氯盐、砷去除减少到73%61年]。

5.1.3。硅酸盐

在自然水、硅酸盐来源于矿物的风化,总是在地球表面的溶解和沉淀。硅酸盐通常是oxyanions自然水,浓度0.45 - 14毫克Si / L (56,60]。观察亚砷酸清除减少50%铁(VI)、铁(VI) /铁(III)和铁(VI) /(3)亚砷酸盐作为吸附剂去除在10毫克的Si / L (61年),而10毫克Si / L与KMnO硅酸盐浓度没有影响4铁(II)作为吸附剂在pH值5,但观察吸附在pH值下降了42% (956]。因此硅酸盐对砷去除的影响更明显的pH值的增加,可以与疲软的硅酸物种分布与pH值(56]。类似的结果为(60在吸附的Fe (V)2O3和艾尔2O3。硅酸盐水据报道没有显著影响吸附的氧化铜纳米粒子(V),但仅略抑制吸附的(III) [101年]。据报道,1毫克Si / L硅酸盐浓度增加砷吸附由于静电的影响2O3而菲2O3吸附剂(60]。

5.1.4。碳酸氢盐和碳酸盐

溶解碳酸盐存在一样 (碳酸氢钠)和碳酸盐( 在地下水和可能会干扰砷吸附。碳酸氢根离子,形成内在领域monodentate复合物表面官能团的铁和铝的氢氧化物。与400 mg / L的存在碳酸盐浓度的解决方案,(III)的吸附百分比减少到77%,观察治疗红土作为吸附剂。这是由于之间的竞争 带正电的吸附网站(50]。据张et al。42),添加 适度降低砷吸附砷和砷酸吸附MnFe2O4和钴铁2O4。吸附的减少是由于当Na的基本条件2有限公司3添加和arsenic-carbonate复合物的形成(公司3)2−(有限公司3)(哦)2−,AsCO3 +在高浓度的面前 (42]。

是5.1.5。氯离子和硝酸

宋et al。60]表明,氯离子和硝酸根离子没有明显的影响(V)对菲的吸附2O3和艾尔2O3(60]。这是由于这样的事实:氯离子与硝酸铁的配合物2O3和艾尔2O3弱得多比砷酸和基地之间2O3或铁2O3。相似的结果是通过61年),硝酸离子从1增加到10球型投手−1亚砷酸浓度对除铁(VI)、铁(VI) /铁(III)和铁(VI) / Al (III)盐,由于缺乏之间的竞争 和吸附剂吸附网站(61年]。

5.2。阳离子的影响

Ca2 +据报道,显著提高改性赤泥吸附容量的pH值7.3 [69年]。增加钙2 +浓度从0 mg / L 40 mg / L导致增加1毫克/克砷酸吸附。Ca2 +据称债券与砷酸改性赤泥粒子,形成metal-arsenate复杂或metal-H吗2O-arsenate复杂(69年]。毫克的影响2 +、钙2 +,菲2 +砷酸,亚砷酸(V)和(III)研究了纳米零价铁在活性炭,并据报道,阳离子大大增加砷酸的吸附(V)通过增加pH值(3]。溶液中金属阳离子的存在改变了吸附剂表面更多的带正电的性质,另一方面允许吸附剂显示更高的亲和力砷酸阴离子(3]。与此同时,菲2 +(3)吸附的抑制亚砷酸4.1%至6.5酸碱3.5和22%在菲的存在2 +(3]。H的去质子化3麻生太郎3在pH < 9控制了亚砷酸盐吸附,而表面电荷是不重要。菲2 +水溶液中离子和亚砷酸盐形成复合物,因此,去质子化的程度/分离是压抑的,吸附降低(3]。(3)删除是增加Mg的增加2 +、钙2 +,菲2 +浓度对铁敷氧化物水泥(IOCC):增强(III)吸附在吸附剂表面是归因于表面物种的形成,即毫克2 +、钙2 +,菲2 +离子导致负电荷软弱,作为吸附剂表面之间的联系和(III)离子,据报道在研究茶室和古普塔(70年]。

5.3。有机质的影响

天然有机物(笔名),这是一种碳源,包括酸性有机分子的结合,不源于天然来源的多样性包括沉积物、水、和土壤(126年]。以前的浓度在自然水域范围1 - 50 mg / l,可能与砷吸附网站(127年]。理论证明了关et al。56由KMnO)在(3)删除4铁(II),即,由于以前的存在,其他溶质的吸附减少了竞争吸附的网站;因此,吸附网站减少(56]。然而,据报道,一名磁铁矿纳米颗粒吸附是通过有机官能团的交互羟基和羧基配位体交换表面羟基、静电吸引和氢键127年]。以前被发现协助一样(III)氧化(V)在碱性条件下都没有啊2和光线128年]。这是观察到8 mg / L的笔名减少砷的吸附,而吸附增加而增加酸度在4.0到-9.4之间(128年]。另一项研究对氧化铝的吸附(V)的富里酸(FA)的存在表明,pH值在3至7.5,FA减少(V)吸附由于吸引部队和带负电荷的表面形成的去质子化,在pH值高于pKa官能团。KMnO砷去除4铁(II)过程报告不影响pH值4,但在1 mg / L或4 pH值5 mg / L胡敏酸(HA)、吸附下降了9% (56]。砷去除被报道在pH值下降了24.8%的6和58.4%的pH值7 1 mg / L公顷的存在(56]。

5.4。离子强度对砷的影响

离子强度有能力影响吸附物种的绑定(1,54),因此竞争吸附的网站。通过确定离子强度的影响,内在领域和outer-sphere ion-surface复合物可以区分129年]。Outer-sphere复合物可预测的更容易受到比内在领域复合物离子强度的变化,因为背景电解质离子对Outer-sphere复合物(定位在同一个平面上1];因此减少吸附时观察到相反的电解质浓度增加是由于竞争吸附网站(130年]。离子形式内在领域复合物直接同步到表面组织,不得竞争或较低的百分比与电解质离子竞争130年]。因此,通过改变离子吸附的影响较小。在许多情况下内在领域复杂的形成、吸附电解液浓度的增加而增加(130年]。这种效应通常归因于界面电势的变化,即带电表面和离子之间的静电斥力是减少,吸附是有利的(130年]。

随着离子强度的影响(V)在0.02和0.15摩尔dm吸附进行了研究−3生理盐水解针铁矿和黄钾铁矾(V)吸附结果表明,是独立的离子强度(92年]。研究人员建议(V)吸附在针铁矿可以通过内在领域形成的表面进行。参考文献(92年,131年]研究了离子强度的影响在磁铁矿纳米粒子砷酸盐和亚砷酸盐吸附,吸附下降了4%,据报道,通过增加离子强度从0.01到0.1。郭et al。99年]调查背景电解质的影响(氯化钠)浓度对合成菱铁矿与0.001 - -0.1 mol / L氯化钠背景电解质。结果表明,除(V)是不受(氯化钠)。据报道,增加离子强度增加(V)吸附到TiO2在碱性条件下(pH值7.0 - -11.0)。然而,在酸性条件下,吸附的TiO上(V)2随离子强度的增加而降低氯化钠电解质(126年]。因此离子强度还受pH值的解决方案。

6。氟(F)的吸附等温线和吸附能力

氟化物通过各种不同吸附剂的吸附行为取决于氟物种之间的成键和活跃的站点在吸附剂表面的132年]。从各种吸附剂相比(表2),朗缪尔和弗伦德里希方程是最适合许多吸附剂。最高吸附除氟能力(400毫克/克)观察草酸羟基铝表面面积68.342/ g (133年)和(600毫克/克)铝延胡索酸酯表面面积1156米2/ g (134年]。没有通用的结论对吸附剂的类型符合所选的等温线,由于吸附的程度取决于许多因素包括吸附物的性质和吸附剂,表面积,吸附剂的活性和实验条件。等温线可能不同在同一氟浓度根据吸附剂的类型。例如,[135年)报道,弗伦德里希安装sol-gel-derived活性氧化铝改性与氧化钙和朗缪尔sol-gel-derived活性氧化铝改性氧化镁。


吸附剂 吸附容量毫克/ g 表面积米2/ g 适用的等温线
模型
初始氟浓缩的。毫克/升 引用

酸性氧化铝 8。4 144.27 朗缪尔 15 (32]
醇盐起源氧化铝 2 One hundred. 朗缪尔 5 (4]
(3)改性羟磷灰石钙 32.57 258.6 朗缪尔 10 (146年]
铝土矿 5.16 38 朗缪尔 4-24 (147年]
陶瓷 2.16 80.94 弗伦德里希和朗谬尔 10 (40]
Chitosan-based介孔氧化铝 8.264 413.65 朗缪尔 5 (66年]
粒状赤泥 0.851 10.2 Redlich-Peterson,弗伦德里希 15 (148年]
方解石 0.39 0.057 弗伦德里希 2.5×10−5 (149年]
石英 0.19 0.06 弗伦德里希 t0 (149年]
萤石 1.79 0.048 弗伦德里希 6.34×10−2 (149年]
羟磷灰石 4.54 0.052 弗伦德里希 - - - - - -
激活石英 1.16 0.06 弗伦德里希 - - - - - - (149年]
纳米氧化铝 14 151.7 朗缪尔 - - - - - - (29日]
Magnesia-amended活性氧化铝颗粒 10.12 193.5 口(S) - - - - - - (150年]
锰敷氧化物氧化铝 2.85 170.39 朗缪尔 2 - 30 (151年]
介孔氧化铝(内消旋- al - 400) 39 361年 朗缪尔 10 (31日]
Cerium-impregnated纤维状蛋白质 17.5 3.65 朗缪尔 - - - - - - (152年]
钛酸铝(在) 0.85 - - - - - - 弗伦德里希,朗谬尔 4 (153年]
铝酸铋(BA) 1.55 - - - - - - 弗伦德里希,朗谬尔 4 (153年]
Alum-impregnated活性氧化铝(理论) 40.3 176年 布拉德利方程 - - - - - - (154年]
氧化铝/壳聚糖(美联冠军赛)复合 3.809 55.23 弗伦德里希和朗谬尔 - - - - - - (155年]
高铝水泥颗粒 4.75和3.91 4.385 朗缪尔 20
8.65
(23]
铝hydroxide-coated稻壳灰(AH-coated RHA) 15 50.4 弗伦德里希 10 (156年]
氢氧化铝,Al (OH)3 25 50.4 弗伦德里希 10 (156年]
活性氧化铝 2.41 - - - - - - 朗缪尔 - - - - - - (39]
水化水泥 2.6788 - - - - - - 弗伦德里希,朗谬尔 - - - - - - (157年]
废泥浆 27.2 - - - - - - 朗缪尔 5.0和950 (64年]
CaO-AA Sol-gel-derived活性氧化铝 96.23 255.42 朗缪尔 0.99 (135年]
MnO Sol-gel-derived活性氧化铝2aa 0.99 218.0 朗缪尔 432年 (135年]
铝浸渍活性炭 2.549 - - - - - - 朗缪尔 - - - - - - (158年]
透钙磷石 6.59 - - - - - - 朗缪尔和弗伦德里希 25 (159年]
陶瓷 2.16 80.94 弗伦德里希和朗缪尔等温线 10 (40]
细粒度的陶瓷 12.12 73.67 弗伦德里希 - - - - - - (40]
Ca650 / C木炭含有钙化合物 19.05 朗缪尔 10 (160年]
二氧化钛(TiO2) 0.27 56。 Temkin Dubinin-Radushkevich(博士) - - - - - - (68年]
Magnetic-chitosan粒子 20.96 - -23.98 - - - - - - 朗缪尔,布拉德利的 - - - - - - (161年]
Mg-Al-Fe hydrotalcite-like化合物 14 - - - - - - 朗缪尔 - - - - - - (65年]
混合稀土氧化物 12.5 6.75 朗缪尔 50 (162年]
熟石膏 0.366 - - - - - - 弗伦德里希和朗谬尔 2 - 10 (163年]
聚吡咯/铁3O4磁性纳米复合材料 17.6 - -22.3 - - - - - - 弗伦德里希和朗谬尔 - - - - - - (164年]
交联壳聚糖颗粒 8。1 4.37 弗伦德里希和朗谬尔 11.8到59.0 (165年]
碳来源于海藻sp.由镧 94.34 朗缪尔 (166年]
羟基铝草酸 400年 朗缪尔 (133年]
分层Ce-Fe双金属氧化物 60.97 164.9米2/ g 朗缪尔 (167年]
含水氧化铁海藻酸掺杂珠子 8.90 25.80 朗缪尔 (168年]
艾尔(III) zr (IV)二元氧化物 114.54毫克/克 朗缪尔 (169年]
等级分别以微球 115.5毫克/克 33.7 弗伦德里希模型 (143年]
微米大小的磁性吸附剂(MMA) 41.8毫克/克 朗缪尔 200毫克/升 (170年]
羟磷灰石纳米线 40.65毫克/手枪 200毫克/升 (171年]
铝延胡索酸酯 600年 1156米2/ g 弗伦德里希等温线 1000年 (134年]

氟化物去除上使用最广泛的吸附剂之一是活性氧化铝,广泛被应用的氟吸附(22]。然而,氟的吸附容量活性氧化铝对pH值,而不是取决于吸附剂的表面区域。这可以证明在图4不同吸附剂的能力,相比之下,他们的表面积。然而,改性活性氧化铝显示一个体贴的更高的吸附容量比未改性氧化铝即使在氟化物浓度高。例如,[135年]报道氟的去除活性氧化铝96.23毫克/克水氟浓度为432 mg / L在sol-gel-derived活性氧化铝和氧化钙修改。的原因吸附剂的吸附容量较高的碱度和技术用于改性活性氧化铝。另一项研究通过溶胶-凝胶法氧化铝吸附剂是修改后的固定化活性氧化铝(MIAA)和吸附容量为0.76毫克/克报道相比,0.47毫克/克对活性炭氟化物浓度12毫克/升(136年]。之间的另一个比较醇盐起源氧化铝、活性氧化铝除氟,氟化和高吸收醇盐氧化铝由于菲2O3和SiO2活性炭孔,增加了正电性的材料4]。改性材料的有效性也报道了(137年在磁铁矿修改与铝和氟化镧离子的吸附。氟的吸附是报道增加了60%和66%的铝和镧改性材料,分别是(137年]。

傅里叶变换红外(FTIR)、扫描电镜(SEM)和扩展x射线吸收精细结构(EXAFS)谱用于阐明氟吸附的机制(133年]。大部分的红外光谱研究不同吸附剂表明氟化物去除表面的参与和参与网站和潜在官能团吸附,特别是羟基(138年,139年]。这是观察到氟化表面与哦和NH群体交互aluminum-impregnated椰子纤维表面(140年]。然而,氟的吸附Fe-impregnated壳聚糖报道发生是由于氟和氯(之间的离子交换141年]。其他的研究使用红外光谱显示inner-spherically保税复合物的形成γ−Fe2O3纳米粒子与氟化(142年]。通过FTIR和XPS分析,得出的结论是,表面羟基和碳酸盐与氟离子参与coexchange分层氧化镁微球(143年)和氧化镁nanoplates吸附剂(144年]。另一项研究显示,切断的共存和C = O官能团lanthanum-loaded磁性阳离子水凝胶复合导致氟吸附,利用红外光谱(145年]。

朗缪尔和弗伦德里希等温线似乎适合这些阴离子的吸附。然而,吸附剂的选择同意朗缪尔或弗伦德里希仍不清楚。更高的吸附容量已经观察了氟离子相比,砷离子。改性吸附剂都被证明有更高的吸附容量与修改的吸附剂相比,,,铁基吸附剂(IBS)仍然是合适的材料为氟砷吸附和铝。

这是第一个报告显示之间的关系吸附剂的吸附容量和表面积砷和氟去除。它可以得出结论,高表面积的吸附剂不经常在这些阴离子的清除导致更高的吸附容量而是吸附剂的化学性质。改性吸附剂已被证明是有效的吸附剂阴离子去除因为修改改变吸附剂的物理和化学性质。例如,锣等。132年)研究了不同类型的氧化铝和得出结论的酸度和碱度性质显著影响氧化铝氟吸附和表面积。

陈等人。172年)报道,吸附PPy / TiO的氟化物2没有受到表面积的影响。PPy / TiO2表面面积95.71米2/ g,其最大吸附容量是33.178毫克/克25°C初始氟浓度为11.678 mg / L。作者得出的结论是,物理吸附不是主要吸附氟的吸附机制PPy / TiO2。另一项研究对氟的吸附合成铁(III)铝(3)混合氧化物的比表面积的195.6米2/ g达到最大17.73毫克/克(除氟173年]。Zhang et al。170年]研究微米大小的磁性铁氟吸附3O4@Fe-Ti复合吸附剂(MMA)与特定的表面面积的99.2米2/ g和孔隙大小0.38厘米3/ g。模型遵循朗缪尔等温线研究中,高最大吸附值的观察41.8毫克/克(170年]。氟的吸附aluminum-impregnated椰子纤维灰(AICFA)调查Mondal et al。140年]。AICFA表面面积26.32/ g和3.192毫克/克吸附能力。另一项研究报告40.3毫克/克从饮用水除氟吸附到alum-impregnated活性氧化铝表面面积176米2/ g (154年]。低的吸附剂吸附容量较高的表面积也报道。例如,研究氟吸附到纳米针铁矿在石墨烯氧化物上锚定(FeOOH + Ac /去)为202.60 m2/ g达到最大吸附容量为17.65毫克/克。同时,水稻穗像四方纤铁矿在石墨烯氧化物上锚定(FeOOH /去)255.24米2/ g达到19.82毫克/克最大吸附容量(174年]。另一项研究报告更高的吸附容量为93.84毫克/克氟浓度时200 mg / L Al (OH)3纳米粒子改性羟磷灰石(Al-HAP)纳米线表面面积104.052/ g在氟化物去除175年]。

7所示。pH值对除氟的影响

氟吸附的程度受pH值的影响大(4,29日]。由于质子化了的表面是负责阴离子吸附、最大的氟对许多吸附剂吸附发生在酸性pH值(32,63年)和降低pH值更高。等吸附剂的活性氧化铝,氟吸附控制pH值零电荷点(pHzpc) [32,73年]。在某个选定的pH值,吸附均呈增长趋势,由于带正电荷的氧化铝复合物阿尔夫2 + 在氟化物去除酸性氧化铝(32]。pHzpc后氟吸附减少,因为网站使质子化表面的浓度随pH值增加(4,73年),导致强烈的氢氧根离子[竞争57]。类似的观察报告(66年在defluoridation饮用水使用chitosan-based介孔氧化铝。聂et al。146年]报道最大氟化物去除75%的pH值5而吸附降低了进一步随着pH值的增加在半岛(III)改性羟磷灰石钙。

氟的吸附减少低于或高于一定的pH值,因为它已经被各种报道研究人员。例如,李et al。31日]研究了pH值对非晶态氧化铝的影响支持碳纳米管。结果表明,最大的氟吸附发生在pH值5.0 - -9.0但降低pH值小于3.0,超过11.0。然而,F的分布和高频表面上被报道的原因减少氟的pH值小于5在氟化物去除aluminum-impregnated椰子纤维(140年]。类似的结果为唐et al。63年对氟的吸附颗粒氢氧化铁,pH值低于3,心力衰竭是主要的。

氟吸附容量稳定pH值范围内的多孔氧化镁MgO nanoplates 2 - 11;然而,它也减少了突然12(以上高pH值31日,144年]。Tor et al。148年)也报告了类似的结果从水中氟的去除采用粒状赤泥(GRM)。然而,其他研究报告最大的除氟中性pH值(29日]。黄等。165年)观察到的最大吸附容量利用质子化了的交联壳聚糖粒子在pH值7。此外,降低pH值低于7及以上也观察到铁氢氧化物纳米颗粒(176年]。在酸性条件下,吸附容量的减少是由于弱氢氟酸。类似的观察是由(177年在镁取代羟磷灰石吸水pH值低于3通过使用不同的吸附剂(据报道的151年,154年,159年,161年]。

pH值的主要参数是影响这些阴离子的吸附砷和氟化。然而,氟的吸附各种吸附剂已报告发生显著的变化在高、低酸度值由于零电荷点(pHzpc)控制吸附剂的吸附像氟吸附的活性氧化铝和铁基吸附剂对砷吸附。砷的吸附能力与pH值的变化改变了由于砷的化学形态。许多吸附剂去除指控物种,如(V),可以存在一个广泛的pH值相比,(III)。

8。影响阴离子、阳离子和氟化物去除有机物

8.1。阴离子的影响

饮用水氟污染与其他coions总是存在磷酸、碳酸氢、氯、碳酸盐、硫酸盐和硝酸盐(40,62年,63年,65年,66年]。在氟吸附,预计在溶液中阴离子的存在将增强阴离子之间的库仑排斥力量和氟化物或与氟活性吸附网站竞争,因此氟吸附是减少或增加66年,135年,136年,178年,179年]。Eskandarpour et al。180年)报道,在氟吸附、氯和硝酸离子形式outer-sphere复合物和硫酸盐和磷酸盐离子形式内在领域复合物与绑定的表面。然而,硫酸盐离子部分形式outer-sphere复合物或内在领域复合物(180年]。氟的吸附会增加由于离子强度的增加横向解决方案和削弱的吸附氟离子之间的排斥力。例如,陈等人。40)调查的20 - 200 mg / L的氯盐解决方案,硝酸盐、硫酸盐、碳酸盐、磷酸盐氟吸附。氟化物去除略增加氯和硝酸离子的存在。作者认为这是由于溶液的离子强度的增加或减弱侧面之间的斥力吸附氟离子。氟吸附略减少硫酸盐离子由于高库仑斥力,减少氟的概率与积极的交互网站(40,179年]。

碳酸盐和磷酸盐离子显示最重要的对氟吸附的影响由于竞争相同的活跃场所氟化物和高亲和力和碳酸盐和磷酸盐离子的能力40]。二价离子在溶液中硫酸的性质可能影响强大的库仑排斥力量导致减少氟与活跃的互动网站。类似的结果为(38,178年,179年]。这些阴离子氟吸附的影响也有报告称,根据不同实验条件包括pH、离子浓度和吸附剂的特性。最近,Zhang et al。141年)报道,硫酸浓度的增加和碳酸盐200 mg / L导致减少氟吸附43.24%和18.77%,分别,而100毫克Cl/ L的氟吸附容量增加0.58毫克/克2.53毫克/克HCO 5毫克3。对于前者,减少是由于静电相互作用的阴离子吸附剂,对于后者,碳酸氢盐与醋酸铵的反应导致醋酸铵浓度的减少。

其他研究人员报道减少取决于博士在pH值4.4和12,500 mg / L(据报道,碳酸盐和碳酸氢离子浓度降低氟吸附酸性氧化铝(32]。碳酸氢氟吸附是显著降低pH值作为缓冲剂,及其在溶液中存在增加和缓冲pH值;因此,氟的吸附是递减(4,155年,166年]Kamble et al。4报道称,添加 , , 离子吸附氟溶液的pH值增加氟化铝醇盐性质的。也观察到类似的结果(29日,147年,165年,181年]。氟的吸附影响磷酸的存在(图5相比其他共存阴离子。

改变pH值的碱性条件(11.5)据报道,减少氟的吸附容量超过25%的碳酸盐岩(134年]。减少氟吸附的存在 , , 是由于活跃的竞争吸附网站或它们的由于pH值的变化或组合(4,29日,147年,160年,161年,163年- - - - - -167年,181年),减少氟阴离子有关竞赛或pH值的影响;然而,在相同的研究中,据报道,在氟化物去除硫酸没有显著的影响157年]。类似的研究报道采用nanoplates [144年]。

共存阴离子硅酸盐和磷酸盐已报告有一个微不足道的影响氟去除微米大小的磁性铁3O4@Fe-Ti复合吸附剂相比,160 mg / L 和20 mg / L 可以减少吸附效率(170年]。磷酸盐对除氟的影响也报道(146年]。阴离子形成内在领域复合物的趋势报告(28,29日,32,63年,170年,174年,175年,177年,178年,180年- - - - - -183年]。氯离子outer-sphere表面形成复合物和对氟吸附的影响小;因此他们不吸收吸收剂表面(65年]。阴离子表面网站亲和力与吸附机理的物理化学特征(40,147年,179年]。另一项研究证明了共存离子的影响氟的去除由于改变pH值后盐加法和不共存离子的竞争吸附184年]。

8.2。阳离子的影响

到目前为止,只有很少的研究报道阳离子在氟化物去除的影响。在较高的阳离子的浓度,影响变得明显。矛盾的结果提出了阳离子迁移。而另一些报道,一些研究人员报道增加氟吸附降低氟吸附。观察吸附容量的增加和更高浓度的镁和钙由于表面正电荷的增加和吸引带负电荷的离子在各种金属氧化物表面去除氟化物纳米氧化镁(NM),如图所示在这项研究由Maliyekkal et al。62年]。类似的效果观察,157年在400 mg / L (Ca)2 +通过使用水化水泥和铝水泥颗粒(23]。另外,不溶性CaF的形成2和MgF2增加的原因是由颗粒吸附在200 mg / L和Ca陶瓷吗2 +和毫克2 +浓度(40];然而,锰2 +和菲3 +据报道在200 mg / L减少除氟容量纳米氧化镁(10%62年]。Babaeivelni和Khodadoust68年)报道,在氟化物去除钙、镁离子的影响到晶二氧化钛是无关紧要的。

8.3。有机质对氟吸附的影响

天然有机物(笔名)官能团的分子包含组合,包括酯、酚类、氨基酸、亚硝基的,羧基,巯基,醌,羟基,其中大部分都是带负电荷的,中性pH值(23]。因此笔名可以与氟化物由于主要阴离子字符与高反应活性金属和表面(23]。笔名的存在影响氟吸附通过减少吸附或增加。只有少数研究提出了以前对氟吸附的影响,和给出的结果各不相同。

据报道,腐殖酸的存在导致氟化物去除效率降低50%的锰敷氧化物氧化铝作为吸附剂;这是由于活动MnO的阻塞2大网站的胡敏酸分子(151年]根据阿尤和古普塔(23),使用高铝水泥颗粒的吸附与增加以前的浓度降低,因为的吸附能力是依赖于可用性有机分子与吸附剂的内表面;因此,以前可以访问中孔吸附剂和小分子可以访问微孔隙。然而,碳来源于学习海藻sp.由镧表明有微不足道的对氟的吸附的影响,因为胡敏酸可以吸附在活性炭的表面(166年]。Samarghandi et al。185年)报道,20 mg / L的笔名,氟吸附的活性氧化铝增强在pH值为5.5到6。

氟的吸附磷酸盐的存在而影响其他共存阴离子。然而,对于砷吸附、磷酸盐和其他现有的阴离子的影响受pH值控制砷的影响被吸附剂吸附,如果它们存在于水。离子强度也可以干扰这些阴离子的吸附在其他现有阴离子的存在,和物理化学特性的表面的吸附机制影响离子的亲和力。阳离子如毫克2 +、钙2 +,菲2 +已报告的增加吸附氟和砷通过使用不同的吸附剂。笔名的存在影响氟吸附通过减少吸附或增加。然而,pH值也会影响砷吸附如果以前也存在通过减少或增加砷吸附到吸附剂的程度。

8.4。氟离子强度的影响

到目前为止,很少有研究已经完成除氟离子强度的影响。然而,离子强度的重要性在于,它可以用来区分内在领域还是outer-sphere在吸附表面形成复合物。它已经与pH值的解决方案和吸附剂的特性。离子强度一直报道无关紧要对氟化物去除由微米大小的磁性铁的影响3O4@Fe-Ti复合和确认形成一个内在领域复杂表面的吸附剂(170年]。然而,抑制了氟吸附离子强度的增加,因此吸附过程发生在outer-sphere复杂碳来源于吸附除氟化机制海藻sp.由镧(166年]。类似的结果为(73年)对氟吸附到颗粒状氢氧化铁和(73年对氟的吸附活性氧化铝。

一般来说,离子强度的存在会影响吸附砷和氟通过内在领域或outer-sphere表面复合物的形成。当吸附发生过内心的球体,有更少的竞争吸附网站;因此,增加盐浓度的增加吸附。然而,离子强度还受pH值的解决方案与砷和氟离子存在时在水里。

9。结论

吸附砷和氟化在很大程度上是受环境因素如pH值的解决方案,离子强度,和共存物质如阴离子、阳离子和有机物质。吸附剂的吸附能力不仅取决于表面积、孔隙体积,和粒子的大小,还取决于所有因素的组合,表面化学和孔隙结构。特定区域的吸附剂并不能促进从水中移除这些阴离子的吸附能力。因此这些离子的吸附剂去除的选择应该基于一个吸附剂和被吸附物的所有因素的组合。然而,表面改性吸附剂的吸附剂的吸附容量增加删除这些阴离子表面由于存在更多的质子化了的网站支持这些阴离子的清除。一般来说,pH值对吸附能力有更大的影响力,因为它影响离子强度和共存离子的存在如碳酸氢钠、硫酸、二氧化硅和它会影响吸附剂的表面电荷和离子物种可以出现在解决方案。氟化铝改性吸附剂显示更高的吸附容量和修改氧化铁和铝砷矿物。抑制了氟和砷的吸附磷酸盐其次是硫酸和硅酸盐的存在。傅里叶变换红外(FTIR)和扩展x射线吸收精细结构(EXAFS)谱显示新的吸附剂表面官能团,它参与砷和氟的吸附。

信息披露

这项研究没有收到任何特定的拨款资助机构在公共或商业或非营利组织。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

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