通过负载磷酸钇纳米颗粒的强碱阴离子交换剂实现高效的氟离子去除

新型吸附剂YP-D213通过负载稀土磷酸纳米颗粒与D213树脂协同作用，显著提升低浓度含氟水（约7.0 mg F⁻/L）吸附效率，吸附容量达49.88 mg/g，且经NaOH-NaCl溶液可有效再生。

王瑞杰|顾英鹏|马梦飞|孙月

东南大学土木工程学院市政工程系，中国南京210096

摘要

目前，多种技术能够有效去除水中的大量氟化物，但对于低浓度氟化水的深度处理效果尚不理想。在本研究中，通过将磷酸钇纳米颗粒负载到大孔聚丙烯酸基强碱性阴离子交换树脂D213中，合成了一种新型吸附剂YP-D213，以提升其对低浓度氟化水的去除效果。YP-D213在中性水中表现出优异的吸附能力，并且在共存阴离子和有机物的情况下仍保持良好的选择性。该吸附剂可在220分钟内达到吸附平衡，其吸附动力学更适合用拟一级吸附模型描述；通过Langmuir拟合得到的最大吸附容量为49.88 mg/g。傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱进一步证实了磷酸钇颗粒与氟化物之间的配体交换作用，吸附机制测试表明-D213上的-N⁺(CH₃)₃基团与磷酸钇颗粒之间存在协同效应。固定床实验结果显示，对于实际废水（氟化物浓度约为7.0 mg/L），YP-D213的处理效率是D213的9倍；此外，使用NaOH-NaCl洗脱液可有效再生已饱和的吸附剂。YP-D213在深度去除氟化物方面具有巨大潜力。