Блог

Jun 15, 2024

Понимание адсорбции фторидов из подземных вод оксидом алюминия, модифицированным квасцами, с использованием модели поверхностного комплексообразования PHREEQC

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 12307 (2023) Цитировать эту статью 329 Доступ к метрикам Подробности Фторид признан жизненно важным ионом для роста человека и животных из-за его решающей роли.

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12307 (2023) Цитировать эту статью

329 Доступов

Подробности о метриках

Фторид признан жизненно важным ионом для роста человека и животных, поскольку он играет решающую роль в предотвращении проблем со скелетом и зубами. Однако при попадании в организм в более высокой концентрации он может вызвать деминерализацию зубов и костей, приводящую к флюорозу, поэтому для лечения фторидов необходимо производство материала с высокой адсорбционной способностью, который также является экономически эффективным. В этом исследовании алюминиевая фольга превращается в наночастицы оксида алюминия. Свежеприготовленный оксид алюминия модифицировали квасцами в двух различных соотношениях: 1:0,5 и 1:1 (массовый процент оксида алюминия к квасцам) и позже использовали в качестве адсорбентов для удаления фторидов из грунтовых вод. Адсорбенты были охарактеризованы методами инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье, точкой нулевого заряда и рентгеновской дифракцией. Различные факторы, влияющие на эффективность удаления фторидов, такие как pH, начальные концентрации, время контакта и дозировка адсорбента, были изучены и оптимизированы с использованием имитированного раствора фторида. Полученные оптимальные условия были использованы для испытания реальных подземных вод. Статические условия эксперимента были использованы для калибровки геохимической модели PHREEQC, которая позже использовалась для моделирования сорбции фторида модифицированным оксидом алюминия в различных условиях. PHREEQC также был связан с программным обеспечением для оценки параметров для определения констант равновесия для поверхностных реакций между фторидами и адсорбентом таким образом, чтобы моделирование точно отражало результаты лабораторных экспериментов. На адсорбентах проведены изотермические исследования. Нелинейные модели Ленгмюра и Фрейндлиха хорошо подходили для данных о равновесии. Однако при более высоком коэффициенте регрессии и низких значениях критерия хи-квадрат процесс адсорбции был скорее хемосорбцией на поверхности монослоя. Кинетические исследования также проводились с использованием нелинейных уравнений моделей псевдопервого и псевдовторого порядка. Модель псевдовторого порядка хорошо подходит для равновесных данных. Механизм адсорбции ионов фтора был также изучен с помощью модели внутричастичной (IP) диффузии и было обнаружено, что IP не является определяющим фактором, и поэтому наиболее вероятным механизмом процесса сорбции является ионный обмен или притяжение ионов фтора к поверхность сорбента. Результаты, полученные в результате этого исследования, показывают, что легкодоступные алюминиевые отходы могут быть превращены в полезный продукт, который можно использовать для удаления фторида из проб воды, включая грунтовые воды, которые могут содержать слишком много фторида и представлять опасность для здоровья населения. .

Фторид признан жизненно важным элементом для роста человека и животных из-за решающей роли, которую он играет в предотвращении проблем со скелетом и зубами. Однако при приеме внутрь в более высокой концентрации он может вызвать деминерализацию зубов и костей, что приводит к флюорозу1. Фторид является одним из важнейших ионов в дополнение к нитрату и мышьяку, который вызывает широкий спектр проблем со здоровьем в результате воздействия. Максимально допустимая концентрация в питьевой воде, рекомендуемая Всемирной организацией здравоохранения2 и Управлением по стандартизации Ганы3, составляет 1,5 мг/л.

Связанные с этим проблемы со здоровьем, возникающие в результате употребления питьевой воды с более высокими концентрациями фтора, растут в развивающихся странах из-за отсутствия подходящих водоочистных сооружений4. Природные источники фторида связаны с различными видами горных пород и вулканической деятельностью, которая проявляется в этих районах. Другие способствующие факторы, такие как выветривание горных пород и минералогия водоразделов и водоносных горизонтов, также объясняют более высокую концентрацию фторида в конкретном сообществе5. Водоснабжение большинства людей, проживающих в этих районах, зависит от подземных вод.