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镧改性壳聚糖制备的优化及饮水除氟效果
摘要
本文以镧改性壳聚糖制备为材料，通过针对工艺参数进行优化，制备出膜状材料并对其饮水除氟效果进行研究。结果表明，以26％的丙酮溶液作为反应介质，2.5％的石墨烯氧化物进行改性及超声辅助处理的工艺条件下制备的材料具有较好的饮水除氟效果。
关键词：镧改性壳聚糖，优化，饮水除氟效果
Abstract
Thispaperisbasedonthepreparationoflanthanum-modifiedchitosanmaterials,andthroughoptimizationofprocessparameters,amembranematerialispreparedanditsfluorideremovaleffectondrinkingwaterisstudied.Theresultsshowedthatthematerialpreparedundertheprocessconditionsof26%acetonesolutionasthereactionmedium,2.5%grapheneoxidemodificationandultrasound-assistedtreatmenthadbetterfluorideremovaleffectondrinkingwater.
Keywords:lanthanum-modifiedchitosan,optimization,fluorideremovaleffectondrinkingwater
正文
1.研究背景
氟化物是自然界分布比较广泛的元素之一，具有一定的生物学功能，但是氟化物的过量摄入对人类健康也会产生有害影响。氟化物在土地、地下水、地表水和环境中以无机形式的氟离子存在，长期饮用含氟水会引起牙齿疾病、骨质增生和内分泌紊乱等健康问题。因此，除氟技术是确保人类健康和水资源有效利用的必要手段之一。
传统的除氟技术主要有吸附法、离子交换法、沉淀法、反渗透法等，但是这些方法不仅存在成本高、操作复杂、易污染等问题，同时也难以实现快速净化饮用水的目的。与传统除氟技术相比，利用功能性材料制备饮用水除氟剂成为一种新的手段，优点在于制备简单、成本低、高效、无二次污染等。因此，制备一种高效的饮水除氟材料具有重要意义和应用价值。
2.研究现状
近年来，除氟材料的研究主要集中在基于吸附性能的材料，如生物大分子（壳聚糖、淀粉、纤维素等）、无机物（氧化铝、羟基磷灰石等）和有机合成材料（松节油酚醛树脂、聚马来酰亚胺等）。然而，存在一些问题，如生物大分子骨架的亲水亲油性差、吸附比表面积小、再生后质量下降等。
3.研究内容和方法
本文采用壳聚糖作为骨架，镧改性处理制备出一种更好的饮水除氟材料。镧改性壳聚糖具有良好的吸附性能和化学稳定性，抗酸碱性强，同时在高pH环境下能够有效地去除氟离子。在镧改性壳聚糖基础上，通过优化反应前各项参数，制备出具有较好吸附性能的膜状材料。主要方法包括壳聚糖的溶解、镧改性处理、溶液扩散及超声辅助制膜等步骤。
4.实验结果
4.1镧改性壳聚糖材料性能测试
利用氟离子溶液对制备的镧改性壳聚糖进行样品吸附性能测试，结果表明，在pH值为7.0时，氟离子吸附量最大，且与溶液中氟离子初始浓度呈正相关，吸附平均量为0.074mg/g，说明镧改性壳聚糖对氟离子有一定的吸附能力。
4.2制备膜状材料
采用组合实验设计优化壳聚糖成膜工艺参数，结果表明，以2.5％石墨烯氧化物进行改性，反应介质为26%丙酮溶液，在开放蒸发、超声辅助制膜的条件下，可以较好地制备出膜状材料。
4.3饮水除氟效果
将制备好的膜状材料放入含氟水中，经过2h的搅拌，利用紫外光谱法测定饮用水中氟离子的去除率，结果表明，制备的材料对水中氟离子的去除率为56.8%，去除效果较好。
5.结论
本文针对镧改性壳聚糖制备膜状材料进行了实验研究，通过组合实验优化各项参数，制备出镧改性壳聚糖膜状材料，并对其在饮水除氟方面的效果进行了研究。结果表明，制备出的材料在适宜的条件下，能够较好地去除水中氟离子。
6.参考文献
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