Mg-Al类水滑石同步去除亚氯酸盐、氯酸盐的试验研究

发布时间：2017-08-18 05:03

  本文关键词：Mg-Al类水滑石同步去除亚氯酸盐、氯酸盐的试验研究

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【摘要】：饮用水的安全与人们的生活息息相关,二氧化氯(ClO_2)作为第四代饮用水消毒剂,具有高效、低毒、广谱、性能优良等优点,但不容忽视的是消毒过程中会产生对人们健康造成威胁的无机消毒副产物亚氯酸盐(ClO_2~-)和氯酸盐(ClO_3~-),国际癌症研究中心将亚氯酸盐列为致癌物,氯酸盐列为中等毒性化合物,《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)中也规定亚氯酸盐、氯酸盐的限量均为0.7mg/L。针对现有亚氯酸盐和氯酸盐去除技术有限,且均存在一定的不足点,本文主要进行了Mg-Al类水滑石及其焙烧产物去除亚氯酸盐和氯酸盐的试验研究。利用共沉淀水热晶化合成法制备了不同金属组成及金属原子比的Mg-Al,Zn-Al及Mg-Fe类水滑石,并在不同的焙烧温度下获得其焙烧产物。再通过X射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)等方法对制备样品的层间结构、热稳定性、表面性质、形貌粒径等进行表征。然后研究了不同金属组成和金属原子比的类水滑石在不同焙烧温度下去除亚氯酸盐和氯酸盐的效果,结果表明,焙烧温度为500℃,金属原子比为2时类水滑石吸附效果更好,Mg-Al和Mg-Fe类水滑石吸附能力相差不多,并且都优于Zn-Al类水滑石的吸附性能。在此基础上,以2Mg-AlC-500为吸附剂,考察接触时间、吸附剂投量、初始pH值、初始浓度、水中共存阴离子等因素对其去除亚氯酸盐、氯酸盐效果的影响,并考察了吸附剂的再生性和稳定性。结果表明在25℃,pH为7.0,投加量0.8g/L,ClO_2~-、ClO_3~-初始浓度均为10mg/L的条件下,反应平衡时亚氯酸盐和氯酸盐的最大去除率分别为99%,90%。此外,动力学研究表明2Mg-AlC-500对亚氯酸盐和氯酸盐的吸附符合准二级动力学模型,而热力学研究则表明Langmuir吸附公式更适用于描述2Mg-AlC-500对亚氯酸盐和氯酸盐的吸附过程,且热力学参数说明2Mg-AlC-500吸附亚氯酸盐和氯酸盐的行为是自发产生的放热过程。
【关键词】：类水滑石 吸附 焙烧 亚氯酸盐 氯酸盐
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-24
• 1.1 类水滑石概述9-15
• 1.1.1 类水滑石的结构与组成9-10
• 1.1.2 类水滑石的制备方法10-11
• 1.1.3 类水滑石的性质11-13
• 1.1.4 类水滑石的主要应用13-15
• 1.2 亚氯酸盐和氯酸盐的来源和危害15-19
• 1.2.1 饮用水消毒技术现状15-16
• 1.2.2 亚氯酸盐和氯酸盐的来源16-17
• 1.2.3 亚氯酸盐和氯酸盐的污染现状17-18
• 1.2.4 亚氯酸盐和氯酸盐的毒性18-19
• 1.3 亚氯酸盐和氯酸盐的去除方法19-20
• 1.3.1 活性炭吸附法19-20
• 1.3.2 臭氧氧化法20
• 1.3.3 硫化物还原法20
• 1.3.4 亚铁盐还原法20
• 1.4 论文的选题思路和主要内容20-24
• 1.4.1 论文的选题思路20-21
• 1.4.2 研究内容21-22
• 1.4.3 论文的主要创新点22-24
• 第2章 实验材料与方法24-30
• 2.1 实验药品24
• 2.2 实验仪器及设备24-25
• 2.3 实验方法25-26
• 2.3.1 ClO_2~-、ClO_3~-的测定方法25
• 2.3.2 类水滑石的制备和表征25-26
• 2.4 吸附实验26-30
• 2.4.1 金属原子比及金属组成对吸附效果的影响26-27
• 2.4.2 焙烧温度对吸附效果的影响27
• 2.4.3 接触时间对吸附效果的影响27
• 2.4.4 吸附剂投量对吸附效果的影响27
• 2.4.5 初始pH值对吸附效果的影响27-28
• 2.4.6 初始浓度对吸附效果的影响28
• 2.4.7 水中共存阴离子对吸附效果的影响28
• 2.4.8 吸附剂再生性及稳定性实验28
• 2.4.9 吸附动力学的研究28-29
• 2.4.10 吸附等温线的研究29-30
• 第3章 类水滑石同步去除ClO_2~-、ClO_3~-的吸附实验研究30-45
• 3.1 金属原子比及金属组成对吸附效果的影响30-32
• 3.2 焙烧温度对吸附效果的影响32-34
• 3.3 接触时间对吸附效果的影响34-36
• 3.4 投量对吸附效果的影响36-37
• 3.5 pH对吸附效果的影响37-39
• 3.6 初始浓度对吸附效果的影响39-40
• 3.7 共存阴离子对吸附效果的影响40-41
• 3.8 吸附再生性及稳定性实验41-43
• 3.9 本章小结43-45
• 第4章 类水滑石同步去除ClO_2~-、ClO_3~-的吸附机理研究45-60
• 4.1 材料表征与分析45-50
• 4.1.1 X射线衍射分析45-46
• 4.1.2 ICP-MS和比表面积分析46-48
• 4.1.3 傅里叶红外光谱分析48-49
• 4.1.4 扫描电镜分析49-50
• 4.2 速率控制步分析50-52
• 4.3 吸附动力学分析52-54
• 4.4 吸附等温线分析54-57
• 4.5 吸附热力学分析57-58
• 4.6 本章小结58-60
• 第5章 结论与展望60-62
• 5.1 结论60-61
• 5.2 展望61-62
• 参考文献62-67
• 作者在攻读硕士学位期间所取得的科研成果67-68
• 致谢68

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本文编号：692755