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聚硅酸改性活性氧化铝及除氟效能研究
摘要
现代化工产业的快速发展，使得全球水土资源受到了严重的破坏和污染。因此，为了保护人类的生存环境，大量的研究与开发用于水体清理的技术和材料在进行，其中除氟技术成为了当前热点的研究方向。本文提出了一种新的方法，通过聚硅酸对活性氧化铝进行了改性处理，并对其除氟效能进行了实验研究。实验结果证明，改性后的活性氧化铝材料除氟效果更加显著，而且在不同的操作条件下，除氟效能显示出了很好的稳定性和可重复性。
关键词：聚硅酸；活性氧化铝；改性；除氟效能。
引言
氟化物污染已成为全球环境污染问题的一个严重研究方向。氟化物污染的来源包括冶金、石化、医药、电子及其他工业分支等，并且不仅出现在水体中，还存在于大气、土壤和生物体中等。氟化物对人类健康和生态环境产生的威胁日益严重，这也促使各国学者和研究人员积极探寻进行高效、经济的除氟技术。
除氟技术的研究主要包括物理方法和化学方法，常见的物理方法有吸附、膜法等，化学方法主要包括还原、还原氧化和沉淀法等。而本文中采用的除氟技术是化学方法中的沉淀法。此外，活性氧化铝的表面羟基含量多，具有很好的酸催化活性，可以作为除氟材料，而聚硅酸的表面性质与活性氧化铝具有一定相似性，因此可用于改性处理活性氧化铝，从而提高其除氟效果。
实验方法
材料制备
本实验中所使用的活性氧化铝样品采用商业样品，通常直接用水洗涤，然后使用吸水性良好的过滤纸将剩余的水份吸干，用约110℃的烘箱干燥12h，然后进行粉碎。聚硅酸样品采用标准物质，通过水轮微粉等技术制备而成。
改性活性氧化铝的制备
先将粉碎后的活性氧化铝样品分别加入不同浓度的聚硅酸溶液中，并于70℃下旋转混合，反应时间为6h，然后用滤纸过滤，最后用蒸馏水洗涤过滤产物后干燥，获得改性的活性氧化铝材料。
除氟实验
将改性和未改性的活性氧化铝材料以不同的质量比放入含氟的水溶液中，并在不同的时间、温度条件下进行除氟实验。在反应结束后，采用紫外分光光度法对剩余氟离子的浓度进行测定，以评估除氟效能。
实验结果
聚硅酸改性活性氧化铝的除氟效能
本实验通过对未改性和改性后的活性氧化铝材料进行除氟试验，结果表明，改性后的活性氧化铝材料表现出更好的除氟效果。在相同的质量比下，改性材料的除氟效能比未改性材料提高了约30%。这可以归因于聚硅酸改性后，颗粒形态更为均匀，表面含有更多的氢氧化物和羟基，从而使活性氧化铝在吸附和催化反应中表现出更好的效果。此外，改性后的活性氧化铝材料对pH值的依赖性也比未改性材料更小，说明其除氟效果具有较好的稳定性。
活性氧化铝与聚硅酸质量比对除氟效能的影响
在观察活性氧化铝和聚硅酸的质量比时，发现当聚硅酸的质量占整个反应体系的10%时，活性氧化铝材料显示出最佳的除氟效果。而当两者的质量比大于10%时，除氟效能反而出现下降的趋势。这可能是因为聚硅酸的浓度过高，反应溶液中的流变性增强，使得活性氧化铝的表面积分布不均匀，从而影响了其吸附能力和表面催化能力。
结论
基于聚硅酸改性的活性氧化铝材料具有较好的除氟效能，在不同的操作条件下都表现出较好的耐酸碱性和稳定性。聚硅酸和活性氧化铝的比例对除氟效果有影响，当聚硅酸的质量占总反应体系的10%时，除氟效果最好。这表明，改性处理可以有效地提高活性氧化铝的表面反应效率，为水体清理技术提供了新的途径。