改性硅砂吸附金属离子性能的研究

发布时间：2017-11-07 20:38

本文关键词：改性硅砂吸附金属离子性能的研究

【摘要】：含有害重金属离子的废水处理是工业化进程中必须要面对的重大难题之一。吸附法常用去除废水中的有毒重金属离子,但是吸附有害离子后的吸附剂的再生和二次污染又成为难题。由于废水中的一些重金属离子在某些领域仍具有使用价值,因此在处理废水的同时还要考虑到重金属离子的回收与利用。本实验中采用正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂采用模板法和溶胶-凝胶法相结合,在用于玻璃生产和水过滤的原始硅砂的表面包覆上多孔二氧化硅包覆层,从而得到包覆改性硅砂。包覆改性后硅砂的比表面积较原始硅砂有较大幅度的提高。将五次包覆后的硅砂550 oC煅烧后用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)进行表面氨基功能化,并通过TEM,SEM,FT-IR,XRD,DTA和N2等温吸脱附等分析手段对氨基功能化后硅砂进行表征和分析。同时研究了氨基功能化硅砂对Cu2+、Ni2+和Cu2+/Cr3+及实际电镀铜废水的吸附,并将吸附了金属离子的氨基功能化硅砂代替普通硅砂,制备颜色玻璃。实验中研究了CTAB、H2O、TEOS用量、NaOH浓度、反应温度和时间对多孔二氧化硅样品比表面积的影响。结果表明:1.08gCTAB、100mLH2O、4.5m LTEOS、0.3M的NaOH 30m L、反应温度60oC、反应时间3h时得到样品的比表面积最大。在此条件下加入6g原始硅砂进行包覆实验,五次包覆硅砂的比表面积为260.56m2/g,是原始硅砂的2895倍。氨基功能化后硅砂的孔径由介孔变为微孔,比表面积值减小为150.13m2/g,是原始硅砂的1668倍。实验探究了有害重金属离子溶液的pH值、吸附温度、时间、吸附剂用量和初始离子浓度的变化对离子吸附效果的影响。氨基功能化硅砂对单一离子Cu2+、Ni2+的吸附均符合准二级动力学方程和Freundlich模型。通过实验确定在最佳吸附条件下Cu2+的吸附效率为60%,单位吸附量为9.42mg/g;Ni2+的吸附效率为84.89%,单位吸附量为4.97mg/g;Cu2+/Cr3+的混合离子的吸附效率分别为67.67%和28.07%,单位吸附量分别为10.15和4.21mg/g。实验利用吸附了Cu2+的氨基功能化硅砂制备颜色玻璃,并成功制备出湖蓝色玻璃;用吸附了Ni2+的氨基功能化硅砂成功制备出了棕色玻璃;用吸附Cu2+/Cr3+混合离子的氨基功能化硅砂制备出墨绿色的颜色玻璃;吸附了Cr3+的包覆改性硅砂和氨基功能化后硅砂分别用于制备颜色玻璃并均能成功得到绿色玻璃,用由后者制备的绿色玻璃具有屏蔽紫外线的功能。
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703

【参考文献】

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