活性氧化铝除氟机理:
活性氧化铝之所以具有较好的吸附性能,这与它的结构有关。表面干燥的氧化铝表面第一层由氧离子构成,氧离子与第二铝离子相连接,其量只为第二层氧离子的一半。因此,有一半的铝离子将暴露于表面上,第二层的氧离子正好符合Al2O3的Al/O比,与氟离子结合力较强。活性氧化铝对F-的吸附是通过对NaF的化学吸附来实现的。在一些水合的Al2O3表面,F-发生氢键吸附。在物理吸附中,铝盐水解生成的Al3(OH)45+、Al7(OH)174+和Al13O4(OH)177+等高价阳离子,通过静电作用吸附F-。
活性氧化铝除氟过程的吸附机理为:
Al(OH)3+6NaF=Na3AlF6+3NaOH
活性氧化铝除氟过程中 对氟化物起吸附作用的实际是Al(OH)3,由于NaOH能与Al(OH)3发生强烈作用,解吸剂NaOH 只有在水洗过程中才能对吸附的氟化物起到解吸作用,其机理为:
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
NaAlO2+2H2O=Al(OH)3+NaOH
Na3AlF6+3NaOH=Al(OH)3+6NaF
吸附动力学分析:
吸附过程实质上是氟离子向活性氧化铝吸附剂扩散的过程,吸附过程一般由3步组成:第1步,溶液中氟离子由液相向吸附剂外表面的扩散(膜表面扩散):第2步,氟离子在吸附剂孔内的扩散(孔扩散);第3步,氟离子在活性位点上被吸附。这3步中,第3步是吸附反应,其速度比第1步和第2步快得多,对整个吸附过程来讲,可以忽略不计;所以前2步的速度是控制吸附剂对氟离子吸附速率的主要因素。