煤炭学报

作者：李喜林, 于晓婉, 李磊, 王来贵, 刘思源,

关键词：氟, 铁, 锰, 蛇纹石, 羟基磷灰石, 动态吸附, Thomas模型,

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,Mn3Si2(OH)4O5,Ca5(PO4)3F化合物存在，另外HAP晶体表面的PO3-4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。

来源：2021年第3期

《煤炭学报》期刊编辑部

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