[0016] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0017] 实施例1
[0018] 甲烷和氩气体积比对所制备除氟吸附剂的吸附性能的影响
[0019] 除氟吸附剂的制备:如图1所示，将面粉研磨1小时，然后进行低温等离子体照射1小时，得到碳化粉，其中低温等离子体照射的作用电压为3kV，作用气氛为甲烷和氩气混合气体，甲烷和氩气体积比为2.5:100、3.5:100、4.5:100、5:100、15:100、25:100、26:100、28:100、30:100；将硫酸铈溶于水中，配制20g/L的硫酸铈水溶液，按照碳化粉与硫酸铈水溶液固液比0.4:1(g:mL)将碳化粉与硫酸铈水溶液混合，浸泡2小时，固液分离，50℃下将固体烘干，研磨0.5小时，得铈载碳化粉；对铈载碳化粉进行低温等离子体照射1小时，得到除氟吸附剂，其中低温等离子体照射的作用电压为3kV，作用气氛为水蒸气，水蒸气湿度为60％RH。
[0020] 含氟废水的处理：按照制备的除氟吸附剂与含氟离子的水体的固液比为1:1(g:L)，将制备的除氟吸附剂投入到初始pH为1且含有300mg/L氟离子的水体中，120rpm转速下搅拌30min。
[0021] 氟离子浓度检测及氟吸附容量计算：水体中氟离子浓度按照《水质氟化物的测定氟试剂分光光度法》(HJ 488‑2009)测定。氟离子去除率按照如下公式计算，其中qF为吸附剂氟离子吸附容量(mg/g)，cF0为水体中氟离子的初始浓度(mg/L)，cFt为吸附剂处置后水体中氟离子残余浓度(mg/L)，V为含氟水体体积(L)，m为吸附试验前吸附剂质量(g)。试验结果见表1。
[0022]
[0023] 表1甲烷和氩气体积比对所制备除氟吸附剂的吸附性能的影响
[0024]甲烷和氩气体积比 吸附容量(mg/g) 相对误差
2.5:100 102.16 ±0.1％
3.5:100 134.21 ±0.1％
4.5:100 176.48 ±0.1％
5:100 201.72 ±0.1％
15:100 207.34 ±0.1％
25:100 212.09 ±0.1％
26:100 212.58 ±0.1％
28:100 213.26 ±0.1％
30:100 213.85 ±0.2％
[0025] 由表1可看出，当甲烷和氩气体积比小于5:100时(如表1中，甲烷和氩气体积比＝4.5:100、3.5:100、2.5:100时以及表1中未列举的更低比值)，甲烷气体较少，在高能电子束撞击作用下甲烷发生解离和电离生成的碳自由基、碳氢自由基和氢自由基较少，面粉的氧含量降低效率较低，碳化粉表面活性点位增加较少，导致除氟吸附剂的氟吸附容量随着甲烷和氩气体积比减小而显著降低。当甲烷和氩气体积比等于5～25:100时(如表1中，甲烷和氩气体积比＝5:100、15:100、25:100时)，甲烷气体适量，在高能电子束撞击作用下，甲烷发生解离和电离，生成碳自由基、碳氢自由基和氢自由基，碳氢自由基和氢自由基可通过与氧结合降低面粉的氧含量，实现其碳化，碳自由基和碳氢自由基可通过气相沉淀的方式沉积在颗粒表面，增加碳化粉表面活性点位，最终，除氟吸附剂的氟吸附容量均大于201mg/g。当甲烷和氩气体积比大于25:100时(如表1中，甲烷和氩气体积比＝26:100、28:100、30:100时以及表1中未列举的更高比值)，除氟吸附剂的氟吸附容量随着甲烷和氩气体积比进一步增加变化不显著。因此，综合而言，结合效益与成本，当甲烷和氩气体积比等于5～25:100时，最有利于提高所制备的除氟吸附剂的吸附性能。
[0026] 实施例2
[0027] 硫酸铈水溶液浓度对所制备除氟吸附剂的吸附性能的影响
[0028] 除氟吸附剂的制备：将面粉研磨2小时，然后进行低温等离子体照射2小时，得到碳化粉，其中低温等离子体照射的作用电压为16.5kV，作用气氛为甲烷和氩气混合气体，甲烷和氩气体积比为25:100；将硫酸铈溶于水中，分别配制10g/L、15g/L、18g/L、20g/L、40g/L、60g/L、62g/L、65g/L、70g/L的硫酸铈水溶液，按照碳化粉与硫酸铈水溶液固液比0.8:1(g:
mL)将碳化粉与硫酸铈水溶液混合，浸泡4小时，固液分离，100℃下将固体烘干，研磨1小时，得铈载碳化粉；对铈载碳化粉进行低温等离子体照射2小时，得到除氟吸附剂，其中低温等离子体照射的作用电压为16.5kV，作用气氛为水蒸气，水蒸气湿度为75％RH。
[0029] 含氟废水的处理：按照制备的除氟吸附剂与含氟离子的水体的固液比为1:1(g:L)，将制备的除氟吸附剂投入到初始pH为7且含有300mg/L氟离子的水体中，120rpm转速下搅拌30min。
[0030] 氟离子浓度检测及氟吸附容量计算同实施例1。试验结果见表2。
[0031] 表2硫酸铈水溶液浓度对所制备除氟吸附剂的吸附性能的影响
[0032]硫酸铈水溶液浓度 吸附容量(mg/g) 相对误差
10g/L 151.05 ±0.1％
15g/L 175.94 ±0.2％
18g/L 202.31 ±0.1％
20g/L 217.78 ±0.1％
40g/L 222.15 ±0.1％
60g/L 229.87 ±0.1％
62g/L 230.16 ±0.1％
65g/L 230.83 ±0.1％
70g/L 231.75 ±0.1％
[0033] 由表2可看出，当硫酸铈水溶液浓度小于20g/L时(如表2中，硫酸铈水溶液浓度＝18g/L、15g/L、10g/L时以及表2中未列举的更低值)，硫酸铈较少，铈键胶合作用变弱，氟离子化学吸附量减少，导致除氟吸附剂的氟吸附容量随着硫酸铈水溶液浓度减小而显著降低。当硫酸铈水溶液浓度等于20～60g/L时(如表2中，硫酸铈水溶液浓度＝20g/L、40g/L、
60g/L时)，在除氟过程中，氟离子通过静电吸附作用吸附到除氟吸附剂颗粒表面活性点位上，随后，碳化粉上加载的铈可通过键胶合的方式实现对氟离子的化学吸附，最终，除氟吸附剂的氟吸附容量均大于217mg/g。当硫酸铈水溶液浓度大于60g/L时(如表2中，硫酸铈水溶液浓度＝62g/L、65g/L、70g/L时以及表2中未列举的更高值)，除氟吸附剂的氟吸附容量随着硫酸铈水溶液浓度进一步增加变化不显著。因此，综合而言，结合效益与成本，当硫酸铈水溶液浓度等于20～60g/L时，最有利于提高所制备的除氟吸附剂的吸附性能。
[0034] 实施例3
[0035] 水蒸气湿度对所制备除氟吸附剂的吸附性能的影响
[0036] 除氟吸附剂的制备：将面粉研磨3小时，然后进行低温等离子体照射3小时，得到碳化粉，其中低温等离子体照射的作用电压为30kV，作用气氛为甲烷和氩气混合气体，甲烷和氩气体积比为25:100；将硫酸铈溶于水中，配制60g/L的硫酸铈水溶液，按照碳化粉与硫酸铈水溶液固液比1.2:1(g:mL)将碳化粉与硫酸铈水溶液混合，浸泡6小时，固液分离，150℃下将固体烘干，研磨1.5小时，得铈载碳化粉；对铈载碳化粉进行低温等离子体照射3小时，得到除氟吸附剂，其中低温等离子体照射的作用电压为30kV，作用气氛为水蒸气，水蒸气湿度分别为30％RH、40％RH、50％RH、60％RH、75％RH、90％RH、91％RH、93％RH、95％RH。
[0037] 含氟废水的处理：按照制备的除氟吸附剂与含氟离子的水体的固液比为1:1(g:L)，将制备的除氟吸附剂投入到初始pH为13且含有300mg/L氟离子的水体中，120rpm转速下搅拌30min。
[0038] 氟离子浓度检测及氟吸附容量计算同实施例1。试验结果见表3。
[0039] 表3水蒸气湿度对所制备除氟吸附剂的吸附性能的影响
[0040]水蒸气湿度 吸附容量(mg/g) 相对误差
30％RH 128.06 ±0.2％
40％RH 154.63 ±0.1％
50％RH 197.34 ±0.1％
60％RH 223.58 ±0.1％
75％RH 235.42 ±0.1％
90％RH 246.15 ±0.1％
91％RH 247.37 ±0.1％
93％RH 248.29 ±0.1％
95％RH 248.54 ±0.1％
[0041] 由表3可看出，当水蒸气湿度小于60％RH(如表3中，水蒸气湿度＝50％RH、40％RH、30％RH时以及表3中未列举的更低值)，在高能电子束撞击作用下水蒸气发生解离和电离生成的氢氧根自由基、氢自由基和水合电子较少，铈载碳化粉脱氧及活性位点提升效率降低，导致除氟吸附剂的氟吸附容量随着水蒸气湿度减小而显著降低。当水蒸气湿度等于60％～
90％RH(如表3中，水蒸气湿度＝60％RH、75％RH、90％RH时)，在高能电子束撞击作用下，水蒸气发生解离和电离，生成氢氧根自由基、氢自由基和水合电子，氢自由基和水合电子可进一步降低铈载碳化粉含氧量，实现其充分碳化，氢氧根自由基可通过强氧化作用对铈载碳化粉颗粒表面进行腐蚀侵蚀，提高其比表面和氟吸附点位，最终，除氟吸附剂的氟吸附容量均大于223mg/g。当水蒸气湿度大于90％RH(如表3中，水蒸气湿度＝91％RH、93％RH、95％RH时以及表3中未列举的更高值)，除氟吸附剂的氟吸附容量随着水蒸气湿度进一步增加变化不显著。因此，综合而言，结合效益与成本，当水蒸气湿度等于60％～90％RH时，最有利于提高所制备的除氟吸附剂的吸附性能。
[0042] 实施例4
[0043] 所制备除氟吸附剂的选择性吸附性能分析
[0044] 除氟吸附剂的制备：将面粉研磨3小时，然后进行低温等离子体照射3小时，得到碳化粉，其中低温等离子体照射的作用电压为30kV，作用气氛为甲烷和氩气混合气体，甲烷和氩气体积比为25:100；将硫酸铈溶于水中，配制60g/L的硫酸铈水溶液，按照碳化粉与硫酸铈水溶液固液比1.2:1(g:mL)将碳化粉与硫酸铈水溶液混合，浸泡6小时，固液分离，150℃下将固体烘干，研磨1.5小时，得铈载碳化粉；对铈载碳化粉进行低温等离子体照射3小时，得到除氟吸附剂，其中低温等离子体照射的作用电压为30kV，作用气氛为水蒸气，水蒸气湿度为90％RH。
[0045] 含氟废水的处理：按照制备的除氟吸附剂与含氟离子的水体的固液比为1:1(g:L)，将制备的除氟吸附剂分别投入到初始pH为7且含有300mg/L氟离子、300mg/L氯离子、
300mg/L溴离子的水体中，120rpm转速下搅拌30min。
[0046] 溴离子浓度检测及溴吸附容量计算：水体中溴离子浓度按照《测量水中溴离子的标准试验方法》(ASTM D1246‑2016Standard Test Method for Bromide Ion in Water)测定。溴离子去除率按照如下公式计算，其中qB为吸附剂溴离子吸附容量(mg/g)，cB0为水体中溴离子的初始浓度(mg/L)，cBt为吸附剂处置后水体中溴离子残余浓度(mg/L)，V为含溴水体体积(L)，m为吸附试验前吸附剂质量(g)。试验结果见表4。
[0047]
[0048] 氯离子浓度检测及氯吸附容量计算：水体中氯离子浓度按照《水质游离氯和总氯的测定N,N‑二乙基‑1,4‑苯二胺分光光度法》(HJ586‑2010)测定。氯离子去除率按照如下公式计算，其中qC为吸附剂氯离子吸附容量(mg/g)，cC0为水体中氯离子的初始浓度(mg/L)，cCt为吸附剂处置后水体中氯离子残余浓度(mg/L)，V为含氯水体体积(L)，m为吸附试验前吸附剂质量(g)。试验结果见表4。
[0049]
[0050] 氟离子浓度检测及氟吸附容量计算同实施例1。试验结果见表4。
[0051] 表4所制备除氟吸附剂的选择性吸附性能分析
[0052]去除对象 吸附容量(mg/g) 相对误差
氟 246.15 ±0.1％
氯 12.46 ±0.1％
溴 18.57 ±0.1％
[0053] 由表4可看出，所制备除氟吸附剂对氟的吸附容量远大于对氯和溴的吸附量，所制备除氟吸附剂对氟具有明显的选择性。这是因为氟离子通过静电吸附作用吸附到除氟吸附剂颗粒表面活性点位上，随后碳化粉上加载的铈可通过键胶合的方式实现对氟离子的化学吸附。
