1、环境科学专业毕业论文 精品论文 基于镧系金属改性壳聚糖的脱氟新技术研究关键词：镧系金属 改性壳聚糖 脱氟新技术 制备工艺摘要：本研究采用三种镧系金属(镧、钕和镨)分别对壳聚糖进行改性制备除氟剂，其最佳制备工艺条件为：壳聚糖用量为 1.0gL-l，Ln3+浓度为 0.015 molL-1，反应时间为 68 h。由三种除氟剂的 X 衍射图谱、红外谱图、电镜扫描图分析推断，在制备过程中，破坏了壳聚糖分子链内或链间的氢键，使原来壳聚糖的有序结构变得无序，形成了一部分无定形结构。在除氟剂的制备过程中，壳聚糖分子链 C3 位置上羟基同 C2 位置上的氨基同 Ln(H2O)n3+一起参加反应，并构成稳定的五
2、元环。制备过程中将 Ln3+负载到壳聚糖分子的骨架上形成了不饱和配合物，配体 F-交换除氟剂空腔内水分子的 OH-，完成对 F-的吸附。因配位反应只发生在中心离子和配体之间，其它离子无此反应，故表现出高度选择性。 通过正交试验优化了三种除氟剂(CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr)对氟离子的最优吸附工作条件：pH 值为 7，温度为 323 K，吸附时间为 60 min，吸附剂粒径为 0.1mm，脱乙酰度为 95。对于浓度为 20mgL-1 的氟离子溶液，当吸附剂用量为 1.2gL-1 时，去除率达到 99左右，处理后的 F-浓度为0.98mgL-1 左右，可以满足世界卫生组织对于饮用水
3、中氟含量(1.5mgL-1)和生活饮用水卫生标准对饮用水的要求(1.0mgL-1)。溶液中共存阴离子会对除氟效果产生一定的影响，结果表明，当阴离子浓度为 500mgL-1 时，SO2-4、Cl-、HCO-3、CO2-3 和 PO3-4 除氟率分别下降14.3、9.8、19.1、28.5和 17.6，其影响能力大小顺序为：CO2-3HCO-3PO3-4SO2-4Cl-。吸附饱和的除氟剂，经 0.4 gL-1 的 NaOH 解吸 24 h，能有效地恢复除氟剂的除氟性能；经吸附和解吸，再次吸附和解吸，连续使用 4 次后，除氟性能从 98下降到 67，除氟剂有一定的重复使用性。 三种除氟剂的吸附等温线
4、基本符合 Redlich-Peterson 吸附等温线方程，在323K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 对氟离子的饱和吸附容量分别达到42.3、39.7 和 39.5 mgg-1。 。 。拟一级以及拟二级扩散模型计算得到平衡量qe，cal 与实验得到的平衡吸附量 qeexp 能较好的吻合，二者差异不显著(p0.05)。在 323 K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 的吸附速率常数分别为0.008、0.009 和 0.012gmg-1min-1。颗粒内扩散模型的研究结果表明，在吸附过程中，吸附速率的大小不仅受颗粒的内表面扩散的控制，同时也受液膜形成的边界层等因
5、素的影响。根据 Arrhenius 公式，计算得到 CTS-Nd、CTS-Pr和 CTS-La 吸附氟离子的活化能 E 值分别为 11.583、8.286 和 8.333 KJmol-1，均小于 42 KJmol-1，说明吸附过程主要为物理吸附。 小白鼠的亚急性毒性试验结果表明：在使用剂量范围内(La3+：106mgL-1；Nd3+：260 nagL-1；pr3+：180mgL-1)，水样对小鼠的行为、体重、饮食状况以及对生理和生化指标均无不良影响，与对照组无明显差异。 用三种除氟剂对高密市大牟家镇的水样进行处理，通过调整吸附剂的用量，均达到了很好的去除效果。其中 3和水样由于氟离子浓度高，而
6、且共存阴离子浓度均超 V 类水质标准的 34 倍，当吸附剂用量为 7.58gL-1 时，出水中氟离子浓度可以满足饮用水低于 1.0mgL-1 的要求。CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr 三种壳聚糖的制备成本和运行成本分别为 0.220.34 元/千克和 0.0320.056 元/千克。针对大牟家镇的实际水样处理，3和 4水样的处理成本约为 0.240.448 元/千克，其它站点的水样处理成本均低于 0.12 元/千克。三种除氟剂比较而言，采用 CTS-La 除氟剂具有处理成本低，除氟效率高的特点，实际使用，比较可行。 采用负载镧系金属离子的壳聚糖应用于含氟水的处理，不但减少了含氟水对
7、人体和环境的毒害作用，而且充分资源化利用了海产品的加工废弃物-壳聚糖，创造了一定的价值。因此，采用以壳聚糖为载体的镧系金属新除氟剂具有一定的社会效益、环境效益和经济效益。正文内容本研究采用三种镧系金属(镧、钕和镨)分别对壳聚糖进行改性制备除氟剂，其最佳制备工艺条件为：壳聚糖用量为 1.0gL-l，Ln3+浓度为 0.015 molL-1，反应时间为 68 h。由三种除氟剂的 X 衍射图谱、红外谱图、电镜扫描图分析推断，在制备过程中，破坏了壳聚糖分子链内或链间的氢键，使原来壳聚糖的有序结构变得无序，形成了一部分无定形结构。在除氟剂的制备过程中，壳聚糖分子链 C3 位置上羟基同 C2 位置上的氨基
8、同 Ln(H2O)n3+一起参加反应，并构成稳定的五元环。制备过程中将 Ln3+负载到壳聚糖分子的骨架上形成了不饱和配合物，配体 F-交换除氟剂空腔内水分子的 OH-，完成对 F-的吸附。因配位反应只发生在中心离子和配体之间，其它离子无此反应，故表现出高度选择性。 通过正交试验优化了三种除氟剂(CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr)对氟离子的最优吸附工作条件：pH 值为 7，温度为 323 K，吸附时间为 60 min，吸附剂粒径为 0.1mm，脱乙酰度为 95。对于浓度为 20mgL-1 的氟离子溶液，当吸附剂用量为 1.2gL-1 时，去除率达到 99左右，处理后的 F-浓度为0.
9、98mgL-1 左右，可以满足世界卫生组织对于饮用水中氟含量(1.5mgL-1)和生活饮用水卫生标准对饮用水的要求(1.0mgL-1)。溶液中共存阴离子会对除氟效果产生一定的影响，结果表明，当阴离子浓度为 500mgL-1 时，SO2-4、Cl-、HCO-3、CO2-3 和 PO3-4 除氟率分别下降14.3、9.8、19.1、28.5和 17.6，其影响能力大小顺序为：CO2-3HCO-3PO3-4SO2-4Cl-。吸附饱和的除氟剂，经 0.4 gL-1 的 NaOH 解吸 24 h，能有效地恢复除氟剂的除氟性能；经吸附和解吸，再次吸附和解吸，连续使用 4 次后，除氟性能从 98下降到 67
10、，除氟剂有一定的重复使用性。 三种除氟剂的吸附等温线基本符合 Redlich-Peterson 吸附等温线方程，在323K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 对氟离子的饱和吸附容量分别达到42.3、39.7 和 39.5 mgg-1。 。 。拟一级以及拟二级扩散模型计算得到平衡量qe，cal 与实验得到的平衡吸附量 qeexp 能较好的吻合，二者差异不显著(p0.05)。在 323 K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 的吸附速率常数分别为0.008、0.009 和 0.012gmg-1min-1。颗粒内扩散模型的研究结果表明，在吸附过程中，吸附速率的大小不仅受
11、颗粒的内表面扩散的控制，同时也受液膜形成的边界层等因素的影响。根据 Arrhenius 公式，计算得到 CTS-Nd、CTS-Pr和 CTS-La 吸附氟离子的活化能 E 值分别为 11.583、8.286 和 8.333 KJmol-1，均小于 42 KJmol-1，说明吸附过程主要为物理吸附。 小白鼠的亚急性毒性试验结果表明：在使用剂量范围内(La3+：106mgL-1；Nd3+：260 nagL-1；pr3+：180mgL-1)，水样对小鼠的行为、体重、饮食状况以及对生理和生化指标均无不良影响，与对照组无明显差异。 用三种除氟剂对高密市大牟家镇的水样进行处理，通过调整吸附剂的用量，均达到
12、了很好的去除效果。其中 3和水样由于氟离子浓度高，而且共存阴离子浓度均超 V 类水质标准的 34 倍，当吸附剂用量为 7.58gL-1 时，出水中氟离子浓度可以满足饮用水低于 1.0mgL-1 的要求。CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr 三种壳聚糖的制备成本和运行成本分别为 0.220.34 元/千克和 0.0320.056 元/千克。针对大牟家镇的实际水样处理，3和 4水样的处理成本约为 0.240.448 元/千克，其它站点的水样处理成本均低于 0.12 元/千克。三种除氟剂比较而言，采用 CTS-La 除氟剂具有处理成本低，除氟效率高的特点，实际使用，比较可行。 采用负载镧系金
13、属离子的壳聚糖应用于含氟水的处理，不但减少了含氟水对人体和环境的毒害作用，而且充分资源化利用了海产品的加工废弃物-壳聚糖，创造了一定的价值。因此，采用以壳聚糖为载体的镧系金属新除氟剂具有一定的社会效益、环境效益和经济效益。本研究采用三种镧系金属(镧、钕和镨)分别对壳聚糖进行改性制备除氟剂，其最佳制备工艺条件为：壳聚糖用量为 1.0gL-l，Ln3+浓度为 0.015 molL-1，反应时间为 68 h。由三种除氟剂的 X 衍射图谱、红外谱图、电镜扫描图分析推断，在制备过程中，破坏了壳聚糖分子链内或链间的氢键，使原来壳聚糖的有序结构变得无序，形成了一部分无定形结构。在除氟剂的制备过程中，壳聚糖分
14、子链 C3 位置上羟基同 C2 位置上的氨基同 Ln(H2O)n3+一起参加反应，并构成稳定的五元环。制备过程中将 Ln3+负载到壳聚糖分子的骨架上形成了不饱和配合物，配体 F-交换除氟剂空腔内水分子的 OH-，完成对 F-的吸附。因配位反应只发生在中心离子和配体之间，其它离子无此反应，故表现出高度选择性。 通过正交试验优化了三种除氟剂(CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr)对氟离子的最优吸附工作条件：pH 值为 7，温度为 323 K，吸附时间为 60 min，吸附剂粒径为 0.1mm，脱乙酰度为 95。对于浓度为 20mgL-1 的氟离子溶液，当吸附剂用量为 1.2gL-1 时，去
15、除率达到 99左右，处理后的 F-浓度为0.98mgL-1 左右，可以满足世界卫生组织对于饮用水中氟含量(1.5mgL-1)和生活饮用水卫生标准对饮用水的要求(1.0mgL-1)。溶液中共存阴离子会对除氟效果产生一定的影响，结果表明，当阴离子浓度为 500mgL-1 时，SO2-4、Cl-、HCO-3、CO2-3 和 PO3-4 除氟率分别下降14.3、9.8、19.1、28.5和 17.6，其影响能力大小顺序为：CO2-3HCO-3PO3-4SO2-4Cl-。吸附饱和的除氟剂，经 0.4 gL-1 的 NaOH 解吸 24 h，能有效地恢复除氟剂的除氟性能；经吸附和解吸，再次吸附和解吸，连续
16、使用 4 次后，除氟性能从 98下降到 67，除氟剂有一定的重复使用性。 三种除氟剂的吸附等温线基本符合 Redlich-Peterson 吸附等温线方程，在323K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 对氟离子的饱和吸附容量分别达到42.3、39.7 和 39.5 mgg-1。 。 。拟一级以及拟二级扩散模型计算得到平衡量qe，cal 与实验得到的平衡吸附量 qeexp 能较好的吻合，二者差异不显著(p0.05)。在 323 K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 的吸附速率常数分别为0.008、0.009 和 0.012gmg-1min-1。颗粒内扩散模型的研究
17、结果表明，在吸附过程中，吸附速率的大小不仅受颗粒的内表面扩散的控制，同时也受液膜形成的边界层等因素的影响。根据 Arrhenius 公式，计算得到 CTS-Nd、CTS-Pr和 CTS-La 吸附氟离子的活化能 E 值分别为 11.583、8.286 和 8.333 KJmol-1，均小于 42 KJmol-1，说明吸附过程主要为物理吸附。 小白鼠的亚急性毒性试验结果表明：在使用剂量范围内(La3+：106mgL-1；Nd3+：260 nagL-1；pr3+：180mgL-1)，水样对小鼠的行为、体重、饮食状况以及对生理和生化指标均无不良影响，与对照组无明显差异。 用三种除氟剂对高密市大牟家镇
18、的水样进行处理，通过调整吸附剂的用量，均达到了很好的去除效果。其中 3和水样由于氟离子浓度高，而且共存阴离子浓度均超 V 类水质标准的 34 倍，当吸附剂用量为 7.58gL-1 时，出水中氟离子浓度可以满足饮用水低于 1.0mgL-1 的要求。CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr 三种壳聚糖的制备成本和运行成本分别为 0.220.34 元/千克和 0.0320.056 元/千克。针对大牟家镇的实际水样处理，3和 4水样的处理成本约为 0.240.448 元/千克，其它站点的水样处理成本均低于 0.12 元/千克。三种除氟剂比较而言，采用 CTS-La 除氟剂具有处理成本低，除氟效率高
19、的特点，实际使用，比较可行。 采用负载镧系金属离子的壳聚糖应用于含氟水的处理，不但减少了含氟水对人体和环境的毒害作用，而且充分资源化利用了海产品的加工废弃物-壳聚糖，创造了一定的价值。因此，采用以壳聚糖为载体的镧系金属新除氟剂具有一定的社会效益、环境效益和经济效益。本研究采用三种镧系金属(镧、钕和镨)分别对壳聚糖进行改性制备除氟剂，其最佳制备工艺条件为：壳聚糖用量为 1.0gL-l，Ln3+浓度为 0.015 molL-1，反应时间为 68 h。由三种除氟剂的 X 衍射图谱、红外谱图、电镜扫描图分析推断，在制备过程中，破坏了壳聚糖分子链内或链间的氢键，使原来壳聚糖的有序结构变得无序，形成了一部
20、分无定形结构。在除氟剂的制备过程中，壳聚糖分子链 C3 位置上羟基同 C2 位置上的氨基同 Ln(H2O)n3+一起参加反应，并构成稳定的五元环。制备过程中将 Ln3+负载到壳聚糖分子的骨架上形成了不饱和配合物，配体 F-交换除氟剂空腔内水分子的 OH-，完成对 F-的吸附。因配位反应只发生在中心离子和配体之间，其它离子无此反应，故表现出高度选择性。 通过正交试验优化了三种除氟剂(CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr)对氟离子的最优吸附工作条件：pH 值为 7，温度为 323 K，吸附时间为 60 min，吸附剂粒径为 0.1mm，脱乙酰度为 95。对于浓度为 20mgL-1 的氟离子
21、溶液，当吸附剂用量为 1.2gL-1 时，去除率达到 99左右，处理后的 F-浓度为0.98mgL-1 左右，可以满足世界卫生组织对于饮用水中氟含量(1.5mgL-1)和生活饮用水卫生标准对饮用水的要求(1.0mgL-1)。溶液中共存阴离子会对除氟效果产生一定的影响，结果表明，当阴离子浓度为 500mgL-1 时，SO2-4、Cl-、HCO-3、CO2-3 和 PO3-4 除氟率分别下降14.3、9.8、19.1、28.5和 17.6，其影响能力大小顺序为：CO2-3HCO-3PO3-4SO2-4Cl-。吸附饱和的除氟剂，经 0.4 gL-1 的 NaOH 解吸 24 h，能有效地恢复除氟剂的
22、除氟性能；经吸附和解吸，再次吸附和解吸，连续使用 4 次后，除氟性能从 98下降到 67，除氟剂有一定的重复使用性。 三种除氟剂的吸附等温线基本符合 Redlich-Peterson 吸附等温线方程，在323K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 对氟离子的饱和吸附容量分别达到42.3、39.7 和 39.5 mgg-1。 。 。拟一级以及拟二级扩散模型计算得到平衡量qe，cal 与实验得到的平衡吸附量 qeexp 能较好的吻合，二者差异不显著(p0.05)。在 323 K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 的吸附速率常数分别为0.008、0.009 和 0.01
23、2gmg-1min-1。颗粒内扩散模型的研究结果表明，在吸附过程中，吸附速率的大小不仅受颗粒的内表面扩散的控制，同时也受液膜形成的边界层等因素的影响。根据 Arrhenius 公式，计算得到 CTS-Nd、CTS-Pr和 CTS-La 吸附氟离子的活化能 E 值分别为 11.583、8.286 和 8.333 KJmol-1，均小于 42 KJmol-1，说明吸附过程主要为物理吸附。 小白鼠的亚急性毒性试验结果表明：在使用剂量范围内(La3+：106mgL-1；Nd3+：260 nagL-1；pr3+：180mgL-1)，水样对小鼠的行为、体重、饮食状况以及对生理和生化指标均无不良影响，与对照
24、组无明显差异。 用三种除氟剂对高密市大牟家镇的水样进行处理，通过调整吸附剂的用量，均达到了很好的去除效果。其中 3和水样由于氟离子浓度高，而且共存阴离子浓度均超 V 类水质标准的 34 倍，当吸附剂用量为 7.58gL-1 时，出水中氟离子浓度可以满足饮用水低于 1.0mgL-1 的要求。CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr 三种壳聚糖的制备成本和运行成本分别为 0.220.34 元/千克和 0.0320.056 元/千克。针对大牟家镇的实际水样处理，3和 4水样的处理成本约为 0.240.448 元/千克，其它站点的水样处理成本均低于 0.12 元/千克。三种除氟剂比较而言，采用 C
25、TS-La 除氟剂具有处理成本低，除氟效率高的特点，实际使用，比较可行。 采用负载镧系金属离子的壳聚糖应用于含氟水的处理，不但减少了含氟水对人体和环境的毒害作用，而且充分资源化利用了海产品的加工废弃物-壳聚糖，创造了一定的价值。因此，采用以壳聚糖为载体的镧系金属新除氟剂具有一定的社会效益、环境效益和经济效益。本研究采用三种镧系金属(镧、钕和镨)分别对壳聚糖进行改性制备除氟剂，其最佳制备工艺条件为：壳聚糖用量为 1.0gL-l，Ln3+浓度为 0.015 molL-1，反应时间为 68 h。由三种除氟剂的 X 衍射图谱、红外谱图、电镜扫描图分析推断，在制备过程中，破坏了壳聚糖分子链内或链间的氢键
26、，使原来壳聚糖的有序结构变得无序，形成了一部分无定形结构。在除氟剂的制备过程中，壳聚糖分子链 C3 位置上羟基同 C2 位置上的氨基同 Ln(H2O)n3+一起参加反应，并构成稳定的五元环。制备过程中将 Ln3+负载到壳聚糖分子的骨架上形成了不饱和配合物，配体 F-交换除氟剂空腔内水分子的 OH-，完成对 F-的吸附。因配位反应只发生在中心离子和配体之间，其它离子无此反应，故表现出高度选择性。 通过正交试验优化了三种除氟剂(CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr)对氟离子的最优吸附工作条件：pH 值为 7，温度为 323 K，吸附时间为 60 min，吸附剂粒径为 0.1mm，脱乙酰度为
27、 95。对于浓度为 20mgL-1 的氟离子溶液，当吸附剂用量为 1.2gL-1 时，去除率达到 99左右，处理后的 F-浓度为0.98mgL-1 左右，可以满足世界卫生组织对于饮用水中氟含量(1.5mgL-1)和生活饮用水卫生标准对饮用水的要求(1.0mgL-1)。溶液中共存阴离子会对除氟效果产生一定的影响，结果表明，当阴离子浓度为 500mgL-1 时，SO2-4、Cl-、HCO-3、CO2-3 和 PO3-4 除氟率分别下降14.3、9.8、19.1、28.5和 17.6，其影响能力大小顺序为：CO2-3HCO-3PO3-4SO2-4Cl-。吸附饱和的除氟剂，经 0.4 gL-1 的 N
28、aOH 解吸 24 h，能有效地恢复除氟剂的除氟性能；经吸附和解吸，再次吸附和解吸，连续使用 4 次后，除氟性能从 98下降到 67，除氟剂有一定的重复使用性。 三种除氟剂的吸附等温线基本符合 Redlich-Peterson 吸附等温线方程，在323K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 对氟离子的饱和吸附容量分别达到42.3、39.7 和 39.5 mgg-1。 。 。拟一级以及拟二级扩散模型计算得到平衡量qe，cal 与实验得到的平衡吸附量 qeexp 能较好的吻合，二者差异不显著(p0.05)。在 323 K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 的吸附速率常
29、数分别为0.008、0.009 和 0.012gmg-1min-1。颗粒内扩散模型的研究结果表明，在吸附过程中，吸附速率的大小不仅受颗粒的内表面扩散的控制，同时也受液膜形成的边界层等因素的影响。根据 Arrhenius 公式，计算得到 CTS-Nd、CTS-Pr和 CTS-La 吸附氟离子的活化能 E 值分别为 11.583、8.286 和 8.333 KJmol-1，均小于 42 KJmol-1，说明吸附过程主要为物理吸附。 小白鼠的亚急性毒性试验结果表明：在使用剂量范围内(La3+：106mgL-1；Nd3+：260 nagL-1；pr3+：180mgL-1)，水样对小鼠的行为、体重、饮食
30、状况以及对生理和生化指标均无不良影响，与对照组无明显差异。 用三种除氟剂对高密市大牟家镇的水样进行处理，通过调整吸附剂的用量，均达到了很好的去除效果。其中 3和水样由于氟离子浓度高，而且共存阴离子浓度均超 V 类水质标准的 34 倍，当吸附剂用量为 7.58gL-1 时，出水中氟离子浓度可以满足饮用水低于 1.0mgL-1 的要求。CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr 三种壳聚糖的制备成本和运行成本分别为 0.220.34 元/千克和 0.0320.056 元/千克。针对大牟家镇的实际水样处理，3和 4水样的处理成本约为 0.240.448 元/千克，其它站点的水样处理成本均低于 0.
31、12 元/千克。三种除氟剂比较而言，采用 CTS-La 除氟剂具有处理成本低，除氟效率高的特点，实际使用，比较可行。 采用负载镧系金属离子的壳聚糖应用于含氟水的处理，不但减少了含氟水对人体和环境的毒害作用，而且充分资源化利用了海产品的加工废弃物-壳聚糖，创造了一定的价值。因此，采用以壳聚糖为载体的镧系金属新除氟剂具有一定的社会效益、环境效益和经济效益。本研究采用三种镧系金属(镧、钕和镨)分别对壳聚糖进行改性制备除氟剂，其最佳制备工艺条件为：壳聚糖用量为 1.0gL-l，Ln3+浓度为 0.015 molL-1，反应时间为 68 h。由三种除氟剂的 X 衍射图谱、红外谱图、电镜扫描图分析推断，在
32、制备过程中，破坏了壳聚糖分子链内或链间的氢键，使原来壳聚糖的有序结构变得无序，形成了一部分无定形结构。在除氟剂的制备过程中，壳聚糖分子链 C3 位置上羟基同 C2 位置上的氨基同 Ln(H2O)n3+一起参加反应，并构成稳定的五元环。制备过程中将 Ln3+负载到壳聚糖分子的骨架上形成了不饱和配合物，配体 F-交换除氟剂空腔内水分子的 OH-，完成对 F-的吸附。因配位反应只发生在中心离子和配体之间，其它离子无此反应，故表现出高度选择性。 通过正交试验优化了三种除氟剂(CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr)对氟离子的最优吸附工作条件：pH 值为 7，温度为 323 K，吸附时间为 60
33、min，吸附剂粒径为 0.1mm，脱乙酰度为 95。对于浓度为 20mgL-1 的氟离子溶液，当吸附剂用量为 1.2gL-1 时，去除率达到 99左右，处理后的 F-浓度为0.98mgL-1 左右，可以满足世界卫生组织对于饮用水中氟含量(1.5mgL-1)和生活饮用水卫生标准对饮用水的要求(1.0mgL-1)。溶液中共存阴离子会对除氟效果产生一定的影响，结果表明，当阴离子浓度为 500mgL-1 时，SO2-4、Cl-、HCO-3、CO2-3 和 PO3-4 除氟率分别下降14.3、9.8、19.1、28.5和 17.6，其影响能力大小顺序为：CO2-3HCO-3PO3-4SO2-4Cl-。吸
34、附饱和的除氟剂，经 0.4 gL-1 的 NaOH 解吸 24 h，能有效地恢复除氟剂的除氟性能；经吸附和解吸，再次吸附和解吸，连续使用 4 次后，除氟性能从 98下降到 67，除氟剂有一定的重复使用性。 三种除氟剂的吸附等温线基本符合 Redlich-Peterson 吸附等温线方程，在323K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 对氟离子的饱和吸附容量分别达到42.3、39.7 和 39.5 mgg-1。 。 。拟一级以及拟二级扩散模型计算得到平衡量qe，cal 与实验得到的平衡吸附量 qeexp 能较好的吻合，二者差异不显著(p0.05)。在 323 K 时，CTS-Nd、
35、CTS-Pr 和 CTS-La 的吸附速率常数分别为0.008、0.009 和 0.012gmg-1min-1。颗粒内扩散模型的研究结果表明，在吸附过程中，吸附速率的大小不仅受颗粒的内表面扩散的控制，同时也受液膜形成的边界层等因素的影响。根据 Arrhenius 公式，计算得到 CTS-Nd、CTS-Pr和 CTS-La 吸附氟离子的活化能 E 值分别为 11.583、8.286 和 8.333 KJmol-1，均小于 42 KJmol-1，说明吸附过程主要为物理吸附。 小白鼠的亚急性毒性试验结果表明：在使用剂量范围内(La3+：106mgL-1；Nd3+：260 nagL-1；pr3+：18
36、0mgL-1)，水样对小鼠的行为、体重、饮食状况以及对生理和生化指标均无不良影响，与对照组无明显差异。 用三种除氟剂对高密市大牟家镇的水样进行处理，通过调整吸附剂的用量，均达到了很好的去除效果。其中 3和水样由于氟离子浓度高，而且共存阴离子浓度均超 V 类水质标准的 34 倍，当吸附剂用量为 7.58gL-1 时，出水中氟离子浓度可以满足饮用水低于 1.0mgL-1 的要求。CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr 三种壳聚糖的制备成本和运行成本分别为 0.220.34 元/千克和 0.0320.056 元/千克。针对大牟家镇的实际水样处理，3和 4水样的处理成本约为 0.240.448
37、元/千克，其它站点的水样处理成本均低于 0.12 元/千克。三种除氟剂比较而言，采用 CTS-La 除氟剂具有处理成本低，除氟效率高的特点，实际使用，比较可行。 采用负载镧系金属离子的壳聚糖应用于含氟水的处理，不但减少了含氟水对人体和环境的毒害作用，而且充分资源化利用了海产品的加工废弃物-壳聚糖，创造了一定的价值。因此，采用以壳聚糖为载体的镧系金属新除氟剂具有一定的社会效益、环境效益和经济效益。本研究采用三种镧系金属(镧、钕和镨)分别对壳聚糖进行改性制备除氟剂，其最佳制备工艺条件为：壳聚糖用量为 1.0gL-l，Ln3+浓度为 0.015 molL-1，反应时间为 68 h。由三种除氟剂的 X
38、 衍射图谱、红外谱图、电镜扫描图分析推断，在制备过程中，破坏了壳聚糖分子链内或链间的氢键，使原来壳聚糖的有序结构变得无序，形成了一部分无定形结构。在除氟剂的制备过程中，壳聚糖分子链 C3 位置上羟基同 C2 位置上的氨基同 Ln(H2O)n3+一起参加反应，并构成稳定的五元环。制备过程中将 Ln3+负载到壳聚糖分子的骨架上形成了不饱和配合物，配体 F-交换除氟剂空腔内水分子的 OH-，完成对 F-的吸附。因配位反应只发生在中心离子和配体之间，其它离子无此反应，故表现出高度选择性。 通过正交试验优化了三种除氟剂(CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr)对氟离子的最优吸附工作条件：pH 值为
39、 7，温度为 323 K，吸附时间为 60 min，吸附剂粒径为 0.1mm，脱乙酰度为 95。对于浓度为 20mgL-1 的氟离子溶液，当吸附剂用量为 1.2gL-1 时，去除率达到 99左右，处理后的 F-浓度为0.98mgL-1 左右，可以满足世界卫生组织对于饮用水中氟含量(1.5mgL-1)和生活饮用水卫生标准对饮用水的要求(1.0mgL-1)。溶液中共存阴离子会对除氟效果产生一定的影响，结果表明，当阴离子浓度为 500mgL-1 时，SO2-4、Cl-、HCO-3、CO2-3 和 PO3-4 除氟率分别下降14.3、9.8、19.1、28.5和 17.6，其影响能力大小顺序为：CO2
40、-3HCO-3PO3-4SO2-4Cl-。吸附饱和的除氟剂，经 0.4 gL-1 的 NaOH 解吸 24 h，能有效地恢复除氟剂的除氟性能；经吸附和解吸，再次吸附和解吸，连续使用 4 次后，除氟性能从 98下降到 67，除氟剂有一定的重复使用性。 三种除氟剂的吸附等温线基本符合 Redlich-Peterson 吸附等温线方程，在323K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 对氟离子的饱和吸附容量分别达到42.3、39.7 和 39.5 mgg-1。 。 。拟一级以及拟二级扩散模型计算得到平衡量qe，cal 与实验得到的平衡吸附量 qeexp 能较好的吻合，二者差异不显著(p0
41、.05)。在 323 K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 的吸附速率常数分别为0.008、0.009 和 0.012gmg-1min-1。颗粒内扩散模型的研究结果表明，在吸附过程中，吸附速率的大小不仅受颗粒的内表面扩散的控制，同时也受液膜形成的边界层等因素的影响。根据 Arrhenius 公式，计算得到 CTS-Nd、CTS-Pr和 CTS-La 吸附氟离子的活化能 E 值分别为 11.583、8.286 和 8.333 KJmol-1，均小于 42 KJmol-1，说明吸附过程主要为物理吸附。 小白鼠的亚急性毒性试验结果表明：在使用剂量范围内(La3+：106mgL-1；N
42、d3+：260 nagL-1；pr3+：180mgL-1)，水样对小鼠的行为、体重、饮食状况以及对生理和生化指标均无不良影响，与对照组无明显差异。 用三种除氟剂对高密市大牟家镇的水样进行处理，通过调整吸附剂的用量，均达到了很好的去除效果。其中 3和水样由于氟离子浓度高，而且共存阴离子浓度均超 V 类水质标准的 34 倍，当吸附剂用量为 7.58gL-1 时，出水中氟离子浓度可以满足饮用水低于 1.0mgL-1 的要求。CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr 三种壳聚糖的制备成本和运行成本分别为 0.220.34 元/千克和 0.0320.056 元/千克。针对大牟家镇的实际水样处理，3和
43、 4水样的处理成本约为 0.240.448 元/千克，其它站点的水样处理成本均低于 0.12 元/千克。三种除氟剂比较而言，采用 CTS-La 除氟剂具有处理成本低，除氟效率高的特点，实际使用，比较可行。 采用负载镧系金属离子的壳聚糖应用于含氟水的处理，不但减少了含氟水对人体和环境的毒害作用，而且充分资源化利用了海产品的加工废弃物-壳聚糖，创造了一定的价值。因此，采用以壳聚糖为载体的镧系金属新除氟剂具有一定的社会效益、环境效益和经济效益。本研究采用三种镧系金属(镧、钕和镨)分别对壳聚糖进行改性制备除氟剂，其最佳制备工艺条件为：壳聚糖用量为 1.0gL-l，Ln3+浓度为 0.015 molL-
44、1，反应时间为 68 h。由三种除氟剂的 X 衍射图谱、红外谱图、电镜扫描图分析推断，在制备过程中，破坏了壳聚糖分子链内或链间的氢键，使原来壳聚糖的有序结构变得无序，形成了一部分无定形结构。在除氟剂的制备过程中，壳聚糖分子链 C3 位置上羟基同 C2 位置上的氨基同 Ln(H2O)n3+一起参加反应，并构成稳定的五元环。制备过程中将 Ln3+负载到壳聚糖分子的骨架上形成了不饱和配合物，配体 F-交换除氟剂空腔内水分子的 OH-，完成对 F-的吸附。因配位反应只发生在中心离子和配体之间，其它离子无此反应，故表现出高度选择性。 通过正交试验优化了三种除氟剂(CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-
45、Pr)对氟离子的最优吸附工作条件：pH 值为 7，温度为 323 K，吸附时间为 60 min，吸附剂粒径为 0.1mm，脱乙酰度为 95。对于浓度为 20mgL-1 的氟离子溶液，当吸附剂用量为 1.2gL-1 时，去除率达到 99左右，处理后的 F-浓度为0.98mgL-1 左右，可以满足世界卫生组织对于饮用水中氟含量(1.5mgL-1)和生活饮用水卫生标准对饮用水的要求(1.0mgL-1)。溶液中共存阴离子会对除氟效果产生一定的影响，结果表明，当阴离子浓度为 500mgL-1 时，SO2-4、Cl-、HCO-3、CO2-3 和 PO3-4 除氟率分别下降14.3、9.8、19.1、28.
46、5和 17.6，其影响能力大小顺序为：CO2-3HCO-3PO3-4SO2-4Cl-。吸附饱和的除氟剂，经 0.4 gL-1 的 NaOH 解吸 24 h，能有效地恢复除氟剂的除氟性能；经吸附和解吸，再次吸附和解吸，连续使用 4 次后，除氟性能从 98下降到 67，除氟剂有一定的重复使用性。 三种除氟剂的吸附等温线基本符合 Redlich-Peterson 吸附等温线方程，在323K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 对氟离子的饱和吸附容量分别达到42.3、39.7 和 39.5 mgg-1。 。 。拟一级以及拟二级扩散模型计算得到平衡量qe，cal 与实验得到的平衡吸附量 q
47、eexp 能较好的吻合，二者差异不显著(p0.05)。在 323 K 时，CTS-Nd、CTS-Pr 和 CTS-La 的吸附速率常数分别为0.008、0.009 和 0.012gmg-1min-1。颗粒内扩散模型的研究结果表明，在吸附过程中，吸附速率的大小不仅受颗粒的内表面扩散的控制，同时也受液膜形成的边界层等因素的影响。根据 Arrhenius 公式，计算得到 CTS-Nd、CTS-Pr和 CTS-La 吸附氟离子的活化能 E 值分别为 11.583、8.286 和 8.333 KJmol-1，均小于 42 KJmol-1，说明吸附过程主要为物理吸附。 小白鼠的亚急性毒性试验结果表明：在使
48、用剂量范围内(La3+：106mgL-1；Nd3+：260 nagL-1；pr3+：180mgL-1)，水样对小鼠的行为、体重、饮食状况以及对生理和生化指标均无不良影响，与对照组无明显差异。 用三种除氟剂对高密市大牟家镇的水样进行处理，通过调整吸附剂的用量，均达到了很好的去除效果。其中 3和水样由于氟离子浓度高，而且共存阴离子浓度均超 V 类水质标准的 34 倍，当吸附剂用量为 7.58gL-1 时，出水中氟离子浓度可以满足饮用水低于 1.0mgL-1 的要求。CTS-La、CTS-Nd 和 CTS-Pr 三种壳聚糖的制备成本和运行成本分别为 0.220.34 元/千克和 0.0320.056 元/千克。针对大牟家镇的实际水样处理，3和 4水样的处理成本约为 0.240.448 元/千克，其它站点的水样处理成本均低于 0.12 元/千克。三种除氟剂比较而言，采用 CTS-La 除氟剂具有处理成本低，除氟效率高的特点，实际使用，比较可行。 采用负载镧系金属离子的壳聚糖应用于含氟水的处理，不但
