金属矿山

作者：田红云,罗盼,刘晓程,胡雪仪,曾煜卿,黄永炳

单位：1. 中国一冶集团有限公司城市建设分公司,湖北 武汉 430080;2. 武汉理工大学资源与环境工程学院,湖北 武汉 430070

关键词：含氟水,,羟基磷灰石,,铝改性纳米羟基磷灰石,,矿井水,,吸附除氟,

基金：国家自然科学基金面上项目(编号:42477412)。

针对我国西北煤炭开采区矿井水氟污染严重、传统处理方法成本高且易产生二次污染等问题,研究采用水热合成法制备纳米羟基磷灰石(nHAP),并通过Al3+掺杂改性(nAl / nCa+Al =3%)开发了Al-nHAP 吸附材料,系统评价其对模拟矿井水中氟的去除性能与作用机制。优化后的nHAP 合成条件为反应温度120 ℃、时间12 h、Ca 与P 摩尔比1. 67,该条件下nHAP 对初始氟浓度10 mg/ L 溶液的最大吸附容量为3. 57 mg/ g。Al3+ 改性后,材料晶体沿特定晶面择优生长(XRD),表面羟基被部分取代且磷酸根配位增强(FTIR),孔结构仍保持介孔特征(BET),共同促使AlnHAP在相同吸附条件下对氟的去除率提升至91. 48%,吸附容量达4. 96 mg/ g,较未改性nHAP 提高约39%。吸附行为更符合准二级动力学模型(R2 =0. 998 3)与Langmuir 等温模型(25 ℃下饱和吸附量为16. 61 mg/ g),表明该过程以化学吸附与单分子层吸附为主。抗干扰试验表明,Al-nHAP 对Cl- 、NO-3 、SO2-4 等常见阴离子具有良好的耐受性,但CO2-3 与PO3-4 会因竞争吸附导致除氟率下降约30%。本研究为高氟矿井水治理提供了一种高效、具环境适应性的吸附材料,具有一定应用潜力。

来源：2026年第2期

《金属矿山》期刊编辑部

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