胶原纤维负载锆对废水中氟的去除
摘要:以胶原纤维为基质负载Zr(Ⅳ)制备新型吸附剂胶原纤维负载锆(ZrCF),将其用于高浓度含氟冶炼废水中氟的去除,考察了盐度、硬度对除氟效果的影响,优化了吸附剂用量、吸附次数、初始pH值、接触时间等工艺条件,并进行了固定床吸附实验。结果表明,盐度、硬度对除氟效果影响不大;连续8次投加ZrCF 0.1g可以使出水氟离子浓度达到国家规定排放标准;连续分批投加吸附剂比一次投加足量吸附剂效果更佳;当废水溶液的初始pH值大于5.95、接触时间为4h时,出水氟离子浓度均可以达到排放标准;固定床吸附实验发现穿透点到达饱和的速度很快,表明ZrCF对氟的吸附床利用率高。
关键词: 胶原纤维负载锆(ZrCF), 废水, 氟
氟对于人类健康是一柄双刃剑［１］，氟含量过低或过高都会对人体造成很大的危害。当氟的摄入量不足时，易患龋齿病，但若长期饮用含氟量过高的水，极易出现氟中毒，引起头疼、头晕、耐力下降［２］。地方性氟中毒引发的氟骨病是世界上分布最广的地方病之一，至少有２５个国家曾报道过流行氟骨病，１９９３年印度３２个邦中有１５个被认为有氟骨病流行［３］。
水体中高浓度的氟是造成氟骨病广泛流行的主要原因。除了自然来源造成水体中氟浓度过高以外，随着工业的发展，人为污染已经成为水体氟污染的重要原因。含氟矿石的开采及加工、氟化物的合成、金属冶炼、铝电解、焦炭、玻璃、电镀、农药、化肥、化工、电子等行业排放的废水中 常 含 有 高 浓 度 的 氟 化 物，造 成 地 下 水 源 的 污染［４～６］。
目前主要的除氟方法有：化学沉淀法、混凝沉降法、离子交换法、吸附法等［７，８］。其中最为常用的化学沉淀法操作简便、成本低，但处理后废水的悬浮物含量高，而且氟含量往往达不到排放标准［我国的国家标准规定（一 级）废 水 中 的 氟 浓 度 不 得 超 过１０ ｍｇ•Ｌ－１［９，１０］］。吸附法是处理低浓度含氟废水的有效方法，常用的吸附剂有活性氧化铝［１１］、斜发沸石［１２］、活性炭［１３］等，但这些吸附材料的吸附容量不高，且再生困难。近年来的研究表明，某些金属元素的水合氧化物对氟离子有较高的吸附容量和选择性［１４，１５］，将这些金属离子负载在适宜的基质上制备氟的吸附材料成为研究的热点之一。胶原纤维是结构性蛋白质，含丰富的羧基、氨基和羟基，可以与某些金属离子形成稳定的配合物［１６］。作者在此以胶原纤维为基质材料负载Ｚｒ（Ⅳ）制备了新型吸附剂胶原纤维负载锆（ＺｒＣＦ），并研究了这类吸附材料对废水中高浓度氟的吸附特性
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