题目：改性钙矿材料制备及其除氟性能的实验研究

适量的氟对人体的细胞酶生殖系统大有裨益且能坚固牙齿和骨骼。但过量的氟则危害人体健康，导致氟中毒，其中高氟水是导致地方性氟中毒的主要原因。在我国，氟污染的情况相当严重，高氟水的分布遍及29个省、自治区和直辖市。氟中毒可能导致氟斑牙和氟骨症，重者可能造成组织损害和骨骼变形，还可能丧失劳动能力。所以高氟水的处理对保护人体健康很重要。目前，对氟的处理方法主要有混凝沉淀法、吸附法、电化学法、膜分离法等，其中吸附法除氟比较普遍。
吸附法的关键是要有高吸附容量的除氟剂，所以环保、高吸附容量的除氟剂是研究者研究的重点。本文以贝壳砂为原料，经柠檬酸或蔗糖溶液浸泡、焙烧，再用磷酸溶液、氨水改性制备了CPAS材料或SPAS材料，并研究制备过程中的影响因素，对材料进行了表征。用最佳条件下制备的CPAS材料和SPAS材料，考察材料除氟的处理条件，如溶液pH、吸附时间、剂量、初始溶液氟浓度和共存离子的影响，同时研究了材料的滤柱试验和SPAS材料的再生试验，最后讨论了反应机理，得到一些主要结论：
(1) 经柠檬酸或蔗糖、磷酸、氨水改性贝壳砂制备了两种新型高效的除氟材料。
(2) 制备CPAS材料的最佳条件为：5%质量分数柠檬酸溶液以1:5的固液比浸泡24 h，水洗8次、烘干，600 ℃焙烧1 h，用0.6 mol·L-1的磷酸溶液以1:30的固液比浸泡3 h，再用氨水调pH为8，室温下老化3 h。
(3) 制备SPAS材料的最佳条件为：5%质量分数蔗糖溶液以1:10的固液比浸泡24 h，过滤、烘干，500 ℃焙烧2 h，用0.6 mol·L-1的磷酸溶液以1:30的固液比浸泡0.25 h，再用氨水调pH为8，室温下老化3 h。
(4) 对CPAS和SPAS材料除氟影响因素研究发现溶液氟离子浓度、pH和剂量对材料除氟有一定影响，而共存离子影响不大。CPAS材料或SPAS材料投加量为1.33 g·L-1，溶液pH在3~10范围内，处理12 h，对氟的去除率均在95%以上。
(5) 对CPAS材料和SPAS材料进行了动态滤柱试验研究，得到CPAS材料和SPAS材料对氟的去除能力分别为7.53 mg·g-1和7.67 mg·g-1。SPAS材料多次再生后对氟的去除效果下降。
(6) 材料除氟机理是CPAS和SPAS材料的OH-与F-发生离子(晶格)交换或置换作用以及
CPAS和SPAS材料对F-的吸附作用。