Адсорбент диатомит/гидроксид алюминия для удаления фтора и его свойства

Зеленцов В.И., Дацко Т.Я., Политова Е.Д., Володина Г.Ф., Смолянский А.С.

Abstract

УДК 541.183

Диатомит (Д), модифицированный ионами AI³⁺ (АI-Д), был охарактеризован рентгенофазовым, термогравиметрическим, адсорбционно-структурным анализами и рентгенофотоэлектронной спектроскопии и испытан для удаления ионов фтора из модельных водных растворов в статических условиях. Показано, что модифицирование диатомита способом гетерогенного гидролиза соли алюминия в присутствии суспензии диатомита приводит к повышению удельной поверхности, сорбционного объема пор и величины адсорбции фтора. Равновесные изотермы сорбции F^- были промоделированы уравнениями Ленгмюра, Фрейндлиха, Ленгмюра-Фрейндлиха, БЭТ и двухступенчатой моделью Ленгмюра. Рассчитаны параметры этих уравнений и показано, что наилучшая сходимость рассчитанных и опытных данных наблюдается для 2-ступенчатой модели Ленгмюра (R²= 0,9836). Адсорбция фтора на AI-Д происходит за счет ионного обмена фтора с поверхностными ОН^- группами и образования алюмо-фторидных комплексов на поверхности сорбента.

Ключевые слова: диатомит, модифицирование, адсорбция, фтор, модели адсорбции, оксигидроксид алюминия.

The paper describes a new sorbent diatomite/aluminum hydroxide (AI-D), obtained by modifying the natural mineral – diatomite,, with aluminum ions and it usage in the removal of fluoride ions from model solutions. The phase composition, texture, and adsorption-structural characteristics of the modified diatomite were studied. As a result of diatomite modification with aluminum, Al trihydrate is formed on its surface and in the volume of large pores, which is accompanied by an increase in the specific surface and a decrease in macropores, thus leading to an increase in the adsorption capacity of AI-D with respect to fluorine ions. The sorption isotherms F were obtained and it was shown that of the five models used, the two-step Langmuir model best describes the experimental equilibrium data on fluorine adsorption on AI-D (R²= 0.9836). The mechanism of fluorine adsorption on AI-D involves the electrostatic interaction of fluoride ions with positive aluminum-containing active centers on the surface of diatomite, followed by the formation of aluminum-fluoride complexes. The removal of fluorine takes place also due to the ion exchange of the hydroxi groups of the sorbent surface to fluoride ions. Under optimal conditions of the sorption process, the extraction of fluorine from water is 85% at an initial concentration of 10 mgF/l.

Keywords: diatomite, modification, fluorine, models, isotherms sorption, aluminum oxyhydroxide.

Download full-text PDF. 2599 downloads

Menu

Vol. 54 (2018), Issue 6, p. 67-75

Адсорбент диатомит/гидроксид алюминия для удаления фтора и его свойства

Abstract