АДСОРБЦИЯ ФТОРИД-ИОНОВ НА ОКСИДЕ АЛЮМИНИЯ

ВЕСТНИК УДМУРТСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
29

ФИЗИКА. ХИМИЯ
2013. Вып. 1

УДК 544.723

М.В. Дидик, Т.Н. Кропачева, М.Е. Ермакова

АДСОРБЦИЯ ФТОРИД-ИОНОВ НА ОКСИДЕ АЛЮМИНИЯ

Изучена адсорбция фторид-ионов кристаллическим оксидом алюминия из водных растворов в диапазоне 
рН = 3 – 8. Определены параметры сорбции: оптимальное время сорбции 30 мин; рН50 =5,5 – 6,0; степень извлечения R=90-20% (в зависимости от рН); емкость сорбента по фторид-ионам 2,54 мг/г. 

Ключевые слова: адсорбция, фторид-ионы, оксид алюминия.

Фториды – стабильные компоненты природных вод. Попадая в поверхностные и подземные 

водоисточники в результате интенсивного использования минеральных удобрений, средств защиты 
растений от вредителей, производственной деятельности человека, фтор присутствует в виде солей 
фтористоводородной (HF) и кремнийфтористоводородной (H2SiF6) кислот, свободных фторид-ионов 
(F–) и кремний-фторидов (SiF6

2–) [1]. 

Содержание фтора в природных водах, используемых для питьевых целей, строго нормируется 

требованиями ГОСТ 2874-82 «Вода питьевая» и СанПиН 2.1.4.1074-01 «Питьевая вода. Гигиенические 
требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения», согласно которым 
интервал физиологически приемлемых концентраций фторид-ионов в питьевой воде должен составлять 
0,7–1,5 мг/дм3. Известно, что при длительном потреблении воды, содержащей избыток фтора (более 
1,5 мг/л), развивается заболевание зубов флюороз, особенно у детей. С другой стороны, недостаток 
фтора в питьевой воде вызывает развитие кариеса (разрушение зубной эмали и дентина) [2].

По данным мониторинга можно отметить дефицит содержания фтора в природных водах Уд
муртии, но в отдельных районах Республики (например, в пос. Селычка) отмечается превышение 
ПДК по фтору до 2,5 мг/дм3. Поэтому в практике подготовки питьевой воды проблема регулирования 
содержания в ней фтора является весьма актуальной.

В современной водоподготовке с целью уменьшения содержания в водах взвешенных частиц 

повсеместно применяются коагулянты, из которых наибольшее распространение получили соединения алюминия (сульфат, хлорид, гидроксохлорид алюминия). Подвергаясь быстрому гидролизу при 
подщелачивании воды до рН = 6,5-7,2, соли алюминия превращаются в аморфный осадок гидроксида 
алюминия, обладающего высокой сорбционной способностью. Присутствующие в водах фториды 
имеют высокое сродство к соединениям алюминия – с одной стороны, образуют с ионом Аl3+ устойчивые растворимые алюмофторидные комплексы, с другой – и свободные фторид-ионы, и комплексы 
сорбируются на поверхности гидроксида алюминия. Все это приводит к снижению содержания фторидов в воде зачастую ниже рекомендуемого уровня, после чего воду дополнительно подвергают 
фторированию введением расчетных доз фторидов аммония, натрия и др.[3-5].

В технологиях обесфторивания воды в качестве сорбентов нашли широкое применение глины, 

цеолиты [6], а также кристаллический оксид алюминия [7-12]. Имея меньшую удельную поверхность 
(в среднем 170 м2/г) по сравнению с аморфным гидроксидом алюминия (150-300 м2/г), он тем не менее имеет ряд преимуществ – в частности, при его использовании не повышается общая жесткость, 
отсутствует вторичное загрязнение воды сульфатами, алюминием.

Целью данной работы являлось установление закономерностей связывания фторид-ионов кри
сталлическим оксидом алюминия. 

Методика эксперимента

Адсорбцию фторид-ионов проводили в статическом режиме из модельных водных растворов 

NaF (ч.д.а.). В качестве сорбента использовали оксид алюминия Al2O3 для хроматографии 1-й степени активности (ч.). Масса сорбента во всех экспериментах была постоянной и составила 0,5 г, соотношение между фазами раствор : сорбент = 1 : 50 (по массе). Концентрацию фторид-ионов в исходных для сорбции растворах варьировали от 1,00 до 57,00 мг/дм3, ионную силу раствора поддерживали 
постоянной с помощью 0,1 моль/дм3 NaNO3. Выбор NaNO3 в качестве фонового электролита связан с 
наименьшей способностью нитрат-иона сорбироваться на оксиде алюминия [13], что сводит к мини