纳米氧化镁协同强化吸附技术在地下水氟污染应急修复中的应用与机制研究

本研究创新性开发纳米级氧化镁(NS-MgO)吸附剂，通过溶热法合成具有20.4 nm粒径和4.3 m2/g比表面积的球形晶体，证实其遵循Freundlich等温线和伪二级动力学模型（化学吸附主导），在100 mg/L氟浓度下吸附容量达227.3 mg/g·min，并通过柱实验（去除率90%）和现场中试验证其应急修复潜力，为地下水氟污染治理提供可规模化应用的解决方案。

　　

Highlight亮点

本研究开发的纳米级氧化镁(NS-MgO)展现出卓越的氟吸附性能，其独特的纳米结构（平均粒径20.4 nm）和双峰孔径分布（3.8 nm/12.6 nm）显著提升界面接触效率，为地下水氟污染应急修复提供创新解决方案。

Property analysis材料特性分析

通过ESEM和EDS表征显示，NS-MgO呈现典型球形晶体结构（图2），XRD图谱（图3a）与JCPDS标准卡（PDF#45-0946）完美匹配，证实其高纯度立方晶相。BET测试揭示其比表面积达4.3 m²/g，孔径分布曲线显示双峰特征——这种"大孔-介孔"协同体系既能快速捕获氟离子(F^-)，又为离子扩散提供通道。

Conclusions结论

1. NS-MgO的纳米级特性（20.4 nm）和4.3 m²/g比表面积使其对氟的吸附效率显著提升；

2. 吸附过程符合Freundlich模型和伪二级动力学（速率常数1.36×10^?3 1/min），化学吸附主导的机制包含两步反应：MgO水合生成Mg(OH)₂，随后F^-置换OH^-形成Mg(OH)_2-xF_x沉淀；

3. 竞争性阴离子（OH^-/PO₄^3-/CO₃^2-）会降低吸附效率；

4. 现场中试证实，单井注入800 g NS-MgO即可实现90%氟去除率，展现工程化应用潜力。