【摘 要】
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本论文围绕如何有效去除地热回灌尾水中的氟离子展开研究。吸附法被认为是目前较具潜力的去除氟离子的有效手段之一,其成本低、易操作、去除效率高。其中海藻酸钠因具有多孔结构和丰富的羟基官能团而成为热点吸附材料之一,但仍然有需改进之处,如结构中致密的凝胶层,机械性能差导致循环稳定性低,p H适用范围窄等。针对上述问题,本论文开展了海藻酸钠（SA）毫米级吸附材料的制备、改性及对地热水中氟离子（F-）的去除效率
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本论文围绕如何有效去除地热回灌尾水中的氟离子展开研究。吸附法被认为是目前较具潜力的去除氟离子的有效手段之一,其成本低、易操作、去除效率高。其中海藻酸钠因具有多孔结构和丰富的羟基官能团而成为热点吸附材料之一,但仍然有需改进之处,如结构中致密的凝胶层,机械性能差导致循环稳定性低,p H适用范围窄等。针对上述问题,本论文开展了海藻酸钠（SA）毫米级吸附材料的制备、改性及对地热水中氟离子（F-）的去除效率及机理研究。取得的主要研究结果概述如下:（1）用溶胶-凝胶法制备了16种三维多孔的海藻酸盐水凝胶球,并将其用于F-的吸附去除,结果表明海藻酸锆水凝胶球（AHB@Zr）的F-吸附性能明显优于其它15种海藻酸盐水凝胶球,吸附量为41.34 mg·g-1,且具有良好的机械强度;通过傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）等表征手段分析了AHB@Zr吸附F-的机理;通过DFT计算了8种海藻酸盐金属配合物的吸附能,得出AHB@Zr的吸附能是最负的。（2）以在AHB@Zr水凝胶球的锆点位上引入硫酸根离子(SO42-)作为吸附位点的策略,设计合成了SO42-修饰的海藻酸锆水凝胶球(AHB@Zr-SO42-)。结果表明,AHB@Zr水凝胶球经SO42-改性后,表面羟基官能团基本完全被SO42-取代,有效提高了对F-的吸附效率和吸附剂的吸附容量;中性水环境中,AHB@Zr-SO42-对F-的吸附量为101.3 mg·g-1,固定床吸附实验可以实现310 BV的性能;并且用AHB@Zr-SO42-处理实际含氟地热水,固定床吸附实验可以实现25 BV的性能;结合DFT理论计算和表征手段证明了AHB@Zr-SO42-水凝胶球对F-的吸附机理为SO42-和F-之间的离子交换,并解析了AHB@Zr-SO42-对F-的吸附效率优于AHB@Zr的原因。
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