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外文翻译复合材料水滑石/壳聚糖对氟的选择性吸附学生：张发超指导老师：朱华跃摘要：水滑石(HT)拥有可观的除氟能力（DC）。为了提高其除氟能力，并使它的能力变成便于使用的形式，与水滑石和壳聚糖分别可去除1030和52 mg /kg除氟能力相比制备的复合材料水滑石/壳聚糖表现出了1255 mg /kg除氟能力。并批次进行了吸附研究用以评估接触时间，PH值，共同阴离子，初始氟浓度和温度的影响。该复合材料的特点是采用EDAX分析红外光谱，X射线衍射和扫描电镜确立。其平衡吸附数据符合Langmuir模型拟合吸附等温线。反应型和扩散为基础的模型被用来确定其动力学反应。并在野外条件下对适应性进行了测试。关键词:水滑石，壳聚糖，吸附，混合成的，氟的去除1.引言:氟离子对骨骼和牙齿的形成至关重要，但具有相当高的毒性。饮用水是摄入氟化物的一个主要来源。世界卫生组织(WHO)已经指定的氟化物饮用水含量标准为1.5 mg/L。已经提出各种各样的方法，以减少氟化物在水中的浓度如吸附、沉淀、离子交换、过滤、电渗析、反渗透和唐南渗析。高分子树脂、木炭、岩土、改性壳聚糖珠和石灰石已被宣告有作为去除氟化物吸附剂的可能。最近的研究表明着重于将混合成分的物理特性相结合以获得新的结构或功能特性的高分子复合材料发展的可能性。此外，这些材料可以被制造成任何所需形式提供于更广泛领域的应用。高分子复合材料是由无机材料分散在有机高分子基质内，产生的一种新的混合材料。最近可生物降解材料为基础的复合材料成为因为无害环境而获得更多的注意。水滑石（HT）层状双羟基金属氧化物（LHD）通式：，的和分别是正二，三价的金属阳离子与电荷量为的层间阴离子A即，被用作离子交换，吸附的催化剂和聚合物的填充物。由于特殊的性能，如无毒性，生物功能，生物相容性，生物降解性及商业应用，壳聚糖已经成为去除有害离子的自然生物聚合材料中最主要的研究对象之一。最近，壳聚糖复合材料受到了水处理领域的关注。目前的研究重点是水滑石/壳聚糖（HTCs）复合材料的合成及吸附氟化物的能力。2.方法2.1、材料壳聚糖（脱乙酰85%）是由Pelican生物化学实验室提供，喀拉拉邦（印度）。 ， ，冰醋酸和其他所用试剂均为分析纯。2.2、复合材料的合成 该复合材料通过共沉淀制备。水滑石的制备描述来源于Lazaridis和Asouhidou（2003）.然后，加入5 g的动力壳聚糖。分散在65的加热时间为18 h，然后冷却到室温状态下，用离子水洗涤至PH为9再在110条件下干燥18 h，干燥后的复合材料粉末状。2.3、吸附试验 氟吸附试验进行了一式两份的分批平衡的方法。有一个典型的案例，0.1 g的吸附剂分散在初始浓度为10 mg/L的氟化钠溶液50 ml。吸附剂通过转速为200rpm的恒温振荡器搅拌被彻底溶解。测得滤液中的氟化物的浓度。对于动力学研究，对不同初始氟浓度的影响即9、11、13和15mg/L，在30、40和50吸附率的测定是保证吸附剂质量恒为0.1g和体积50 ml中性溶液条件下。分散物被过滤，并对残余氟离子浓度进行了测量。2.4、分析方法 氟离子的浓度测定是通过可扩展离子分析仪EA940和氟离子选择性电极BN9609相对精度的有效数位为1，检测极限为0.02mg/L，重复性为2%。在相同的仪器利用pH电极对PH值进行测量。所有其他水质参数的分析通过使用的标准方法。在零点荷点PH值的吸附剂测定采用PH值漂移法。2.5、复合材料的特征 该复合材料表面用查装有能源色散型X射线分析仪（EDAX）HITACHI-S-3400型号的扫描电子显微镜（SEM）进行了检测。吸附剂的红外线光谱图通过JASCO-460以及KBr压片法模式获取，利用型号为Philips XPert ProMPD的X射线粉末衍射仪对材料进行了X射线衍射分析研究。该复合材料的比表面积利用Micromeritics生产的Tristar3000型号的全自动比表面积和孔隙度分析仪获得。2.6、统计工具 计算使用了软件Microcal Origin（版本6.0）.利用误差曲线图，回归相关系数（R），卡方分析和标准差（SD）对数据趋势的意义和拟合优度进行了讨论。3.结果与讨论3.1、复合材料的特征 复合材料（HTCs）的特点见表1，红外光谱图和没有水滑石的壳聚糖凝胶红外光谱谱（未在图中显示。）图中没有显示差异。图1、a和b代表复合材料水滑石/壳聚糖（HTCs）吸附氟前后的红外光谱图宽带范围为3465-3535是由于水滑石中羟基的伸缩的结构模式。在29003000肩高处显示了第二类的羟基伸缩振动的存在，这可能是由于层间氢与碳酸离子的粘结。金属氧伸缩振动的观察在625。在1630处谱图通常对应水的羟基弯曲模式。表一 复合材料特征图 1 复合材料的红外光谱图（a）及氟吸附后复合材料的红外光谱图（b） 吸附氟后于1370观察带变得非常明显，细窄，转移到较高波数1384处（图 1 b），也是在低波数条带被激化及对称。能谱分析进一步证实了氟吸附的表面形貌变化（图 2）。复合材料的XRD图谱（未在图中显示。）显示水滑石（层状化合物）的鲜明特征，低于2值处得对称反射特点，并指出其高度结晶性。没有氟吸附后观察到003和006反射的显著变化。这证明，没用除了氢氧根离子对氟离子发生置换的其他结构性变化。该复合材料表面形态的变化是伴随着水滑石（HT）零点电荷（PHzpc）值8.8向10.2（复合材料）转变同时进行的。图 2 （a），（b）复合材料的SEM显微照片（c）吸附氟化物后的复合材料的SEM显微照片；（e）复合材料能谱谱图和（d）处理氟化物复合材料能谱谱图3.2、氟离子的吸附 30min后吸附达到饱和。发现复合材料水滑石/壳聚糖表现出了1255 mg /kg除氟能力然而水滑石和壳聚糖单独作用分别只能去除1030和52 mg /kg（图 3）。在酸性条件下复合材料的最大除氟能力比碱性介质条件下要大（图 4）。在酸性环境中介质表面的正电荷提高了对氟的吸附，而在碱性介质中的羟基与氟离子发生竞争.氟污染的水中还含有其他几种常见的阴离子，可能会争夺氟的吸附位置。然而，HTCs复合材料的除氟能力对含有， ，和，初始浓度为200 mg/L溶液没有显著改变对氟离子显示选择性的现象。图 3 30时与吸附剂接触时间对除氟能力的影响 图 4 PH值对吸附剂除氟能力影响3.3、吸附等温线 两个常用等温线，即Freundich（1906）和Langmuir（1916）已采用适合的数据。log比上log 的线性关系表明了Freundich等温线的适用性。复合材料HTCs的1/N和的值列于表2。1/n的值介于0和1之间或n的值介于1和10之间确保吸附的有利条件。随着温度的升高，的值增加，表明由HTCs复合材料除氟是一个吸热过程。通过以log为横坐标和以/为纵坐标图形呈直线关系表明Langmuir等温线的适用性。和b值的计算是通过以logCe为横坐标和以/为纵坐标所得线性曲线图的斜率和截距获得的，平衡浓度见表2. 和b岁温度的增加证实了吸附过程是吸热过程。分离因子或平衡参数，值介于0和1之间时显示了在所有温度下研究吸附的有利条件（见表 2）。卡方分析（见表 2）表明，Langmuir模型数据拟合的吸附数据比Freundlich模型更好。吸附的热力学参数列于表 3，其中确认了除氟过程的自发的吸热性质。表 2 复合材料的Freundlich和Langmuir等温线数据表 3 不同温度下获得的复合材料的热力学参数3.4、动力学最常用的假一级（Lagergren ，1898年）和假二级（Ho，2006年）的模型也被广泛应用于解释固/液吸附。以t为横坐标log ()为纵坐标所得图形呈线性关系，表明了假一级模型的（图 5）适用性。假一级速率常数（）和r分别列于表 4。，k，h和假二级模型人的值通过t/为纵坐标他为横坐标的线形图获得（图 6），并列于表 4。的值表示对付的吸附随温度变化。从假二级模型获取的较高值r值与从假一级模型获取的相比表明假二级的更为适用。对于固液吸附过程中，溶质的转移控制要么由颗粒扩散实现或者是内扩散实现。以t为横坐标ln（1-/）为纵坐标的线性图和0.5t为横坐标为纵坐标的线性图表明了颗粒和颗粒内扩散双方模型的适用性。在不同温度下的，和r值。即，30、40、50时两种粒子和颗粒内部扩散模型C见表 4.粒子和颗粒内部扩散模型得到的r值几乎可以媲美，并建议对HTCs如下两种氟化物扩散模型，意义重大，因为这连个模型具有较高的标准差值。表 4 复合材料的动力学模型图 5 温度为303k开始复合材料的假一级图图6温度为303k开始复合材料的假二级图3.5、吸附机理 复合材料除氟主要受离子的交换管辖，该离子的交换过程包括反离子在水滑石和壳聚糖阳性表面的位点交换水滑石层间和水滑石层中羟基结构阴离子的交换。3.6、实地考察