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天然鈉長石和鉀長石對水溶液中氟吸附性能的研究

張為 任亞楠 趙曉琳 顏婷珪 孫琦

引用本文:
Citation:

天然鈉長石和鉀長石對水溶液中氟吸附性能的研究

    通訊作者: 張為, zhangwei@gznu.edu.cn
  • 中圖分類號: P592

Investigations of the adsorption of fluoride on natural sodium feldspar and potassium feldspar in aqueous solution

    Corresponding author: ZHANG Wei, zhangwei@gznu.edu.cn ;
  • CLC number: P592

  • 摘要: 通過批實驗研究了pH、初始氟離子濃度、反應時間和離子強度等因素對天然鈉長石和鉀長石吸附氟的影響. 結果顯示,鉀長石和鈉長石的pHpzc分別為8.0和6.5,說明酸性條件更有利于長石礦物對氟的吸附,其中吸附反應最佳pH為3. 初始氟離子濃度增大能夠顯著促進長石對氟的吸附,pH=2時,隨著初始氟質量濃度從20 mg·L?1增加到310 mg·L?1,鈉長石對氟的吸附率從1.9%增加到29.4%,鉀長石對氟的吸附率從2.8%增加到40.2%. 長石對氟的吸附過程可以使用準二級動力學模型和Freundlich等溫吸附模型所描述,離子強度對氟的吸附能力沒有大的影響,說明吸附過程主要受化學吸附的控制. 由于鉀長石更大的比表面積和更多的吸附點位,酸性條件下鉀長石對氟的吸附能力比鈉長石更大.
  • 圖 1  鉀長石和鈉長石的pHpzc

    Figure 1.  The pHpzc of K-feldspar and Na-feldspar samples

    圖 2  長石紅外光譜圖

    Figure 2.  The FTIR spectra (a) K-feldspar at different pH;(b) K-feldspar and Na-feldspar at pH=3.

    圖 3  pH對鉀長石和鈉長石的吸附量的影響

    Figure 3.  The effect of pH on fluoride adsorption onto feldspar samples

    圖 4  吸附后溶液的pH

    Figure 4.  The pH of solution after adsorption

    圖 5  長石吸附氟的動力學過程

    Figure 5.  The kinetics of fluoride adsorption on Na-feldspars (a) and K-feldspar (b)

    圖 6  體系氟吸附率和反應后溶液pH隨初始氟濃度的變化

    Figure 6.  The variation of the fluoride adsorption rate and the final solution pH with the initial fluoride concentration in K-feldspar (a) and Na-feldspar (b) adsorption system.

    圖 7  鉀長石和鈉長石吸附氟的等溫吸附曲線

    Figure 7.  Adsorption isotherms of Freundlich (a) and Langmuir (b) models for the K-feldspar and Na-feldspar adsorption system.

    圖 8  不同離子強度下鈉長石和鉀長石對氟的吸附率

    Figure 8.  The effect of ionic strength on fluoride adsorption on feldspar samples

    表 1  長石樣品各組分的質量分數

    Table 1.  The chemical composition of the feldspar samples w/%

    樣品SiO2Al2O3Na2OK2OCaOFe2O3MgO
    鉀長石63.9316.761.7017.150.090.050.08
    鈉長石68.6118.2211.800.130.610.120.14
    下載: 導出CSV

    表 2  鈉長石和鉀長石吸附氟的動力學模型擬合結果

    Table 2.  Kinetic model fitting results of for the adsorption of fluoride on feldspar

    樣品qe(實驗)/(mg·g?1)準一級動力學模型準二級動力學模型
    qe(計算)/(mg·g?1)k1/h?1R2qe(計算)/(mg·g?1)k2/(g·mg?1·h?1)R2
    鈉長石0.3880.1980.0170.7680.4060.9190.982
    鉀長石1.0480.2320.0380.9361.0930.8180.993
    下載: 導出CSV

    表 3  鈉長石和鉀長石對氟吸附行為的Freundlich等溫吸附模型

    Table 3.  Equilibrium isotherm constants for fluoride adsorption

    樣品
    KF/(L·g?1nR2
    鈉長石 0.048 0.466 0.949
    鉀長石 0.023 0.417 0.973
    下載: 導出CSV
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出版歷程
  • 收稿日期:  2020-02-13
  • 錄用日期:  2020-06-01
  • 網絡出版日期:  2020-08-01
  • 刊出日期:  2020-09-22

天然鈉長石和鉀長石對水溶液中氟吸附性能的研究

    通訊作者: 張為, zhangwei@gznu.edu.cn
  • 1. 貴州師范大學 喀斯特生態文明研究中心,貴州 貴陽 550025
  • 2. 貴州大學 化學與化工學院,貴州 貴陽 550025

摘要: 通過批實驗研究了pH、初始氟離子濃度、反應時間和離子強度等因素對天然鈉長石和鉀長石吸附氟的影響. 結果顯示,鉀長石和鈉長石的pHpzc分別為8.0和6.5,說明酸性條件更有利于長石礦物對氟的吸附,其中吸附反應最佳pH為3. 初始氟離子濃度增大能夠顯著促進長石對氟的吸附,pH=2時,隨著初始氟質量濃度從20 mg·L?1增加到310 mg·L?1,鈉長石對氟的吸附率從1.9%增加到29.4%,鉀長石對氟的吸附率從2.8%增加到40.2%. 長石對氟的吸附過程可以使用準二級動力學模型和Freundlich等溫吸附模型所描述,離子強度對氟的吸附能力沒有大的影響,說明吸附過程主要受化學吸附的控制. 由于鉀長石更大的比表面積和更多的吸附點位,酸性條件下鉀長石對氟的吸附能力比鈉長石更大.

English Abstract

  • 地方性氟中毒(簡稱地氟?。┦怯捎诜^量攝入導致的典型的地球化學疾病,依據世界衛生組織的報道,包括中國、印度、美國、韓國、斯里蘭卡在內,全球20個國家和地區的2億人遭受著氟攝入量超標的威脅[1- 2]. 開采飲用氟含量超標的地下水是引起氟中毒最重要的類型[3-4]. 含氟地下水在流動過程中,氟與土壤和含水層礦物之間的吸附反應是控制氟富集、減少等遷移轉化的主要地球化學過程之一,因此地殼中天然礦物對氟吸附行為的研究一直都是地球化學研究的熱點問題,對預測和評價地下水體系中氟的地球化學行為起著重要的作用[5- 6].

    長石(NaAlSi3O8、KAlSi3O8)是地殼中含量最高(60%)的鋁硅酸鹽礦物,其環境礦物學屬性和離子交換效應逐漸引起地球化學家的重視[7- 8],前人采用批實驗研究長石對Eu3+[9]、UO22+[10]、Rb+和Sr2+[11]、Pb2+和NpO2+[12]等陽離子,以及PO43?[13]和H2AsO4-[14]等陰離子的吸附行為,結果顯示長石的硅-氧-鋁四面體結構使其具有較好的吸附性能[15]. Walter等[16]和Ding等[17]通過X射線精細結構(EXAFS)和紅外光譜法(FTIR)等方法研究發現UO22+與鈉長石上的硅烷醇基(>Si―OH)絡合成鍵形成>SiO―UO2;Kerisit等[18]通過分子動力學模擬研究了碳酸鈾酰類離子在鉀長石類礦物裂隙上的吸附,認為鉀長石結構中的鋁烷醇基(>Al―OH)比硅烷醇基更可能與UO22+成鍵.

    前人的研究結果顯示了長石良好的環境效應,長石表面可能同時形成硅烷醇(Si―OH)和鋁烷醇基(Al―OH)等基團,兩者都有可能是氟的吸附點位,但是關于長石對氟吸附行為的研究卻鮮有開展. 另外,礦物的吸附性能還與礦物的結構和成分密切相關. 鉀長石和鈉長石作為天然長石類礦物最主要的兩個端元,二者結構和成分的差異,可能會引起他們吸附性能的差異. 因此,本文擬開展天然鈉長石和鉀長石對氟吸附行為的實驗研究,以期對長石吸附氟的行為,和鈉長石、鉀長石吸附行為的差異性有一定的認識,對評價氟在土壤和含水層巖石中遷移轉化和高氟廢水的處理提供一定理論支持.

    • 實驗所用鈉長石和鉀長石為標準物質,其成分采用X射線熒光光譜儀(XRF,ARL PERFORM'X型)分析(表1),采用X射線衍射(XRD)分析其結構,通過N2吸附-脫附實驗BET方法測得的鉀長石和鈉長石樣品的比表面積(Quadrasorb SI). 實驗之前,將長石粉末、優級純的NaF(w>99.9%)和NaCl(w>99.9%)置于烘箱中110 ℃烘8 h后放在干燥器中備用,實驗用去離子水煮沸以去除其中的CO2.

      樣品SiO2Al2O3Na2OK2OCaOFe2O3MgO
      鉀長石63.9316.761.7017.150.090.050.08
      鈉長石68.6118.2211.800.130.610.120.14

      表 1  長石樣品各組分的質量分數

      Table 1.  The chemical composition of the feldspar samples w/%

    • 采用批實驗考察初始pH、反應時間、溶液中初始氟離子濃度和溶液離子強度等因素對長石吸附氟的影響,且每組實驗均做3次重復實驗.

    • 吸附實驗過程中,稱取0.5 g固體長石樣品加入到50 mL離心管中,加入20 mL的含氟溶液,然后將離心管擰緊密封放入THZ-82型恒溫水浴振蕩器. 恒溫水浴振蕩器的溫度設置為25 ℃,轉速設置為135 r·min?1,反應時間為4 d. 采用0.1 mol·L?1的鹽酸和NaOH溶液調節初始反應溶液的pH,并使用梅特勒FE28型pH計測量反應前后溶液的pH. 反應結束后,將吸附反應后溶液以8000 r·min?1的轉速離心5 min,然后用加裝0.45 μm水系濾膜的注射器取2 mL上層清液,用重量稀釋法稀釋到一定倍數,以測量溶液中氟質量濃度.

    • pHpzc的測定方法與Yazdani等[14]類似:稱取0.03 g長石樣品加入到50 mL離心管內,加入15 mL 0.1 mol·L?1的NaCl溶液. 使用0.1 mol·L?1的HCl或0.1 mol·L?1的NaOH溶液將初始溶液的pH調整為2~12. 將擰緊后離心管置于THZ-82型恒溫水浴振蕩器內反應24 h,隨后使用梅特勒FE28型pH計測量測量反應后溶液的pH.

    • 采用氟離子選擇性電極方法測定樣品中F?的質量濃度[19- 20],電極對由PF-01型氟離子選擇性電極與232-1型甘汞參比電極組成,使用安捷倫34401A型高精度萬用表測量電位值. 實驗樣品采用離子強度緩沖劑[21](TIASB,0.2 mol·L-1檸檬酸鈉和1 mol·L-1硝酸鈉溶液,用濃鹽酸溶液將溶液的pH值調到5.29)進行稀釋,以緩沖樣品的離子強度和pH對氟離子活度的影響. 測量過程中,F?質量濃度測定標準曲線的范圍為10~50 mg·L?1,氟標準溶液的也采用TISAB溶液配制.

      長石對氟的吸附率(μ)和吸附量(qe)分別用如下的公式計算:

      $\mu = \left( {{\rho _o} - {\rho _e}} \right)/{\rho _o} \times 100\%, $

      ${q_e} = \left( {{\rho _o} - {\rho _e}} \right)V/m,$

      ${q_t} = \left( {{\rho _o} - {\rho _t}} \right)V/m,$

      式中,μ表示吸附率,ρo、ρtρe分別表示初始、吸附反應過程中和吸附反應平衡后溶液中氟質量濃度(mg·L?1),qtqe分別表示吸附反應過程中和吸附反應平衡后的吸附量(mg·g?1);Vm分別表示溶液的體積(mL)和加入固體礦物的質量(g).

    • 通過N2-BET方法測定結果顯示,鉀長石的比表面積(5.745 m2·g?1)大于鈉長石樣品的比表面積(3.380 m2·g?1). 礦物零電荷點對應的pH(pHpzc)是反映礦物表面電荷分布的重要指標. 如圖1所示,鉀長石和鈉長石的pHpzc分別為8.0和6.5,與Yazdani等[14]的實驗結果類似. 當溶液的pH低于pHpzc時,長石礦物表面的Al或Si發生質子化反應(方程4),礦物表面帶正電;而當溶液的pH高于pHpzc時,礦物表面發生去質子化反應(方程5),礦物表面帶負電[22].

      圖  1  鉀長石和鈉長石的pHpzc

      Figure 1.  The pHpzc of K-feldspar and Na-feldspar samples

      $ >\!\! {\rm{S}} {\text{―}} {\rm{OH}} + {{\rm{H}}^ + } = \;>\!\! {\rm{S}} {\text{―}} {\rm{O}}{{\rm{H}}_2}^ + , $

      $ > \!\!{\rm{S}} {\text{―}} {\rm{OH}} + {\rm{O}}{{\rm{H}}^ - } = \;> \!\!{\rm{S}} {\text{―}} {{\rm{O}}^ - } + {{\rm{H}}_2}{\rm{O,}} $

      式中,S表示Al和Si.

      圖2表示未經酸化處理和不同初始pH溶液處理后的鉀長石的紅外光譜(FTIR)(圖2 (a))和初始pH=3的溶液酸化處理后的鈉長石和鉀長石的紅外光譜(圖2 (b)),其中3448 cm?1和1637 cm?1處是羥基的振動峰[14]. 從中可明顯看出,隨著溶液pH降低,礦物表面的羥基峰位強度顯著增強(圖2 (a)),表示長石礦物表面羥基密度增大,吸附點位增多,也說明了酸性條件下長石樣品對氟的吸附量會更大. pH=3時,鉀長石表面的羥基強度明顯大于鈉長石(圖2 (b)),說明了鉀長石表面的吸附點位比鈉長石更多.

      圖  2  長石紅外光譜圖

      Figure 2.  The FTIR spectra (a) K-feldspar at different pH;(b) K-feldspar and Na-feldspar at pH=3.

      圖  3  pH對鉀長石和鈉長石的吸附量的影響

      Figure 3.  The effect of pH on fluoride adsorption onto feldspar samples

      以上結果說明,鉀長石具有更大的比表面積和更多的吸附點位,且鉀長石的pHpzc略大于鈉長石,保持正電荷的pH范圍更廣,因此酸性條件下鉀長石對F?的吸附能力應當大于鈉長石.

    • 圖3是初始氟質量濃度為40 mg·L?1,初始pH為2~11,反應4 d后,長石對氟的吸附量,圖4為吸附反應后溶液的pH. 從圖3中可以明顯看出,酸性條件下長石礦物對氟具有良好的吸附能力,pH=3時的吸附量最大;而當初始pH高于4以后,長石樣品對氟的吸附量急劇降低. 同時,吸附反應后溶液的pH顯著增大(圖4).

      圖  4  吸附后溶液的pH

      Figure 4.  The pH of solution after adsorption

      鉀長石和鈉長石的pHpzc分別為8.0和6.5(圖1),酸性條件下長石礦物表面帶正電荷,在強烈的靜電吸附力的作用下,F?被吸附在長石礦物表面,與其發生吸附反應并消耗溶液中的H+(方程6和7),因此酸性條件下長石對氟的吸附量更大,且會導致反應后溶液pH升高.

      $ > \!\!{\rm{S}} {\text{―}} {\rm{OH}} + {{\rm{H}}^ + } + {{\rm{F}}^ - } = \;> \!\!{\rm{S}} {\text{―}} {\rm{F}} + {{\rm{H}}_2}{\rm{O,}} $

      $ > \!\!{\rm{S}} {\text{―}} {\rm{OH}} + {{\rm{H}}^ + } + {{\rm{F}}^ - }^ {\text{―}} {\rm{ = }} \;> \!\!{\rm{S}} {\text{―}} {\rm{O}}{{\rm{H}}_2}{\rm{F}}, $

      $ {{\rm{F}}^ - } + {{\rm{H}}^ + } = {\rm{H}}{{\rm{F}}^{(0)}}. $

      另外,溶液中氟的存在形式也影響著長石對氟的吸附行為. 溶液中氟的存在形式與溶液的pH密切相關,當溶液pH低于4時,溶液中一半以上的氟為中性的HF(0)絡合物[23]. 初始pH=2時,與鈉長石和鉀長石發生吸附反應后溶液的pH均低于4,吸附反應前后溶液中的氟都主要以HF(0)的形式存在,溶液中能被吸附的自由F?較少;而當初始pH=3時,吸附反應后溶液的pH逐漸增大為7左右,溶液中HF(0)不斷解離為F?,被長石礦物所吸附,因此初始pH=3的吸附量比pH=2的更大. 但是,隨著溶液初始pH增大,初始pH高于4時,與長石吸附反應平衡后溶液的pH均高于二者的pHpzc,此時長石礦物表面為負電,對氟有強烈的靜電排斥作用,且隨著pH的增大,溶液中OH?濃度增加,與F?形成競爭性吸附[24],因此當pH高于4以后,長石礦物對氟的吸附能力顯著降低. 圖2 (a)還顯示,酸性條件下鉀長石對氟的吸附能力大于鈉長石.

    • 在反應動力學實驗中,鈉長石吸附反應的初始質量濃度為100 mg·L?1,鉀長石吸附反應的初始質量濃度為150 mg·L?1,初始溶液的pH=3,按照不同的反應時間分別取樣分析溶液中氟的的質量濃度,實驗結果如圖5所示. 從圖5中可看出,長石對氟的吸附過程會在50 h后達到平衡.

      圖  5  長石吸附氟的動力學過程

      Figure 5.  The kinetics of fluoride adsorption on Na-feldspars (a) and K-feldspar (b)

      長石對氟的吸附動力學過程可使用準一級[pseudo first-order,式(9)]和準二級[pseudo second-order,式(10)]動力學模型描述[25]

      ${q_t} = {q_e}[1 - \exp ( - {k_1}t)],$

      ${q_t} = \frac{{{k_2}q_e^2t}}{{1 + {k_2}{q_e}t}},$

      式中,qt表示時間為t時的吸附量(mg·g?1),qe為平衡吸附量(mg·g?1),k1為準一級動力學吸附速率常數,k2為是準二級吸附速率常數,模型的擬合結果見表2.

      樣品qe(實驗)/(mg·g?1)準一級動力學模型準二級動力學模型
      qe(計算)/(mg·g?1)k1/h?1R2qe(計算)/(mg·g?1)k2/(g·mg?1·h?1)R2
      鈉長石0.3880.1980.0170.7680.4060.9190.982
      鉀長石1.0480.2320.0380.9361.0930.8180.993

      表 2  鈉長石和鉀長石吸附氟的動力學模型擬合結果

      Table 2.  Kinetic model fitting results of for the adsorption of fluoride on feldspar

      鈉長石和鉀長石對氟的平衡吸附量分別為0.388 mg·g?1和1.048 mg·g?1,準一級動力學模型擬合得到的鈉長石和鉀長石的平衡吸附量分別為0.198 mg·g?1和0.232 mg·g?1,準二級動力學模型獲得的鈉長石和鉀長石的平衡吸附量分別為0.406 mg·g?1和1.093 mg·g?1表2). 與實驗結果對比發現,準二級動力學模型擬合得到平衡吸附量更接近于實驗測量的結果. 同時,利用準二級動力學模型擬合的鈉長石和鉀長石的擬合系數分別為0.982和0.993,遠好于準一級動力學的擬合系數0.768和0.936,這說明鈉長石和鉀長石從溶液中吸附氟的動力學過程更符合準二級動力學的情況,這意味著吸附速率主要受化學吸附所控制.

    • 溶液的初始質量濃度范圍為2~310 mg·L?1,初始pH=2,反應時間4 d,實驗結果見圖6. 圖6中可明顯看出,長石對氟的吸附能力隨著溶液中初始氟質量濃度的增加而迅速增大,初始氟質量濃度從20 mg·L?1增加到310 mg·L?1時,鈉長石和鉀長石對氟的吸附率分別從1.9%增加到29.4%,從2.8%增加到40.2%. 在此過程中,還伴隨著吸附反應后溶液pH逐漸減低的趨勢. 當溶液中氟的初始質量濃度小于200 mg·L?1時,吸附反應平衡后溶液的pH大于2;且初始質量濃度越低,吸附反應后溶液的pH與初始pH相差越大. 例如,初始氟質量濃度為20 mg·L?1時,鈉長石和鉀長石吸附反應后溶液的pH分別為3.01和4.04. 但是,當溶液中初始氟的質量濃度超過200 mg·L?1時,吸附反應后溶液的pH低于2. 初始氟質量濃度為308 mg·L?1時,吸附反應平衡后溶液的pH最低,鈉長石和鉀長石體系的pH分別為1.28和1.20. 從圖6中還可看出相同條件下,鉀長石對氟的吸附率明顯大于鈉長石.

      圖  6  體系氟吸附率和反應后溶液pH隨初始氟濃度的變化

      Figure 6.  The variation of the fluoride adsorption rate and the final solution pH with the initial fluoride concentration in K-feldspar (a) and Na-feldspar (b) adsorption system.

      如前節所述,酸性含氟溶液與長石礦物接觸過程中,發生長石礦物的質子化反應[方程(4)]、長石對自由F?的吸附反應[方程(6)和(7)]和HF(0)絡合物的解離反應[方程(8)]. 長石的質子化反應和對F?的吸附反應消耗溶液中的H+,導致溶液pH增大,同時促進HF(0)發生解離反應. 當初始氟離子質量濃度較低時,長石對氟的吸附量較小,HF(0)解離產生的H+并不足以彌補長石質子化反應和氟吸附反應所消耗的H+,此時溶液的pH依然增大.

      當溶液中初始氟濃度增大時,暴露在長石礦物活性位點周圍的F?的量也隨之增加,形成較大的質量濃度梯度,增大傳質動力,促進長石對氟的吸附,增大長石對氟的吸附率. 在此過程中,HF(0)解離產生的H+隨著吸附率的增大逐漸增多,從而降低溶液的pH. 當初始氟質量濃度超過200 mg·L?1時,鈉長石和鉀長石對氟的吸附率分別超過25%和30%,此時HF(0)解離產生的H+比長石質子化反應和氟吸附反應產消耗的H+更多,反應后溶液中H+的質量濃度超過初始溶液,使反應后溶液的pH低于初始溶液. 但是,當反應后溶液的pH低于初始pH時,長石對氟的吸附率并未隨著初始氟質量濃度的增大而增大. 這可能是因為初始氟質量濃度超過200 mg·L?1時,長石表面的活性吸附點位已經飽和了,吸附反應達到平衡,吸附率不再增加[10],且反應后很低的pH反過來會進一步抑制HF(0)解離反應,約束溶液中自由F?.

      由于長石礦物較低的溶解度和緩慢的溶解速率[26- 27],吸附反應前后長石樣品的XRD和掃描電子顯微鏡(SEM)表征結果沒有明顯區別,說明含氟溶液與長石之間主要發生的是吸附反應.

      Langmuir和Freundlich等溫吸附模型常用于描述礦物表面的吸附行為[28-29]

      $\frac{1}{{{q_e}}} = \left( {\frac{1}{{{q_{\max }}{K_{\rm{L}}}}}} \right)\frac{1}{{{\rho _e}}} + \frac{1}{{{q_{\max }}}},$

      ${\log _{10}}{q_e} = {\log _{10}}{K_{\rm{F}}} + \frac{1}{n}{\log _{10}}{\rho _e}.$

      式中,qe表示平衡時的飽和吸附量(mg·g?1),KL為Langmuir模型平衡常數,qmax表示吸附平衡時的最大吸附量(mg·g?1),KFn表示Freundlich模型參數. 將初始質量濃度的實驗結果代入以上公式,進行線性擬合,擬合結果見表3圖7. 從圖7可以看出Freundlich等溫吸附模型對氟行為的描述更好,說明長石樣品對氟的吸附為多層次分子吸附.

      樣品
      KF/(L·g?1nR2
      鈉長石 0.048 0.466 0.949
      鉀長石 0.023 0.417 0.973

      表 3  鈉長石和鉀長石對氟吸附行為的Freundlich等溫吸附模型

      Table 3.  Equilibrium isotherm constants for fluoride adsorption

      圖  7  鉀長石和鈉長石吸附氟的等溫吸附曲線

      Figure 7.  Adsorption isotherms of Freundlich (a) and Langmuir (b) models for the K-feldspar and Na-feldspar adsorption system.

    • 同時我們也考察了離子強度對氟吸附行為的影響,溶液的初始氟質量濃度為40 mg·L?1,初始pH=3,NaCl濃度為0.085~0.140 mol·L?1,25 ℃反應4 d,實驗結果如圖8所示. 從中我們可以看出離子強度對氟的吸附行為并沒有很大的影響,也進一步說明長石對氟的吸附為化學吸附.

      圖  8  不同離子強度下鈉長石和鉀長石對氟的吸附率

      Figure 8.  The effect of ionic strength on fluoride adsorption on feldspar samples

    • 鈉長石和鉀長石作為自然界中最常見的鋁硅酸鹽礦物,具有良好的吸附氟的潛力,本文通過批實驗研究了pH、初始氟離子濃度、反應時間和離子強度等因素對天然鈉長石和鉀長石吸附氟的影響. 結果顯示,鉀長石和鈉長石的pHpzc分別為8.0和6.5,酸性條件更有利于長石對氟的吸附,最佳吸附pH為3.0. 長石對氟的吸附能力受溶液pH和初始氟濃度影響,酸性條件下,長石對氟的吸附率隨初始氟濃度的增大而增大. 長石對氟的吸附過程可以使用準二級動力學模型和Freundlich等溫吸附方程描述,且離子強度對氟的吸附能力沒有大的影響,說明吸附過程主要受化學吸附的控制. 相同條件下,由于鉀長石有更大的比表面積和更多的吸附點位,酸性條件下鉀長石對氟的吸附能力比鈉長石更大.

參考文獻 (29)

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