乌海地区煤矸石合成A型沸石吸附剂及其对模拟废水中氟、砷的吸附研究

发布时间：2020-05-07 12:54

【摘要】：饮水安全是我国重要的民生问题。我国部分地区地下水氟、砷污染严重,严重的威胁到附近居民的生命安全。比较国内外的各种水体中氟、砷的去除方法,发现吸附法可以有效的降低水中的氟、砷含量,且不造成二次污染。本研究以内蒙古乌海地区煤矸石为原料合成A型沸石,并对模拟含氟、砷废水进行吸附试验。研究了煤矸石合成A型沸石的最佳合成条件,并对A型沸石进行表征分析。将在最佳条件下合成的A型沸石对模拟含氟、砷废水进行吸附研究,探究各因素对吸附试验的影响,并运用吸附动力学模型、等温吸附模型对实验数据进行拟合,探讨吸附机理,具体结论如下:(1)以内蒙古自治区乌海地区煤矸石为原料制备A型沸石的制备流程:煤矸石破碎,过100目筛,在900℃下焙烧2 h,调节n(Na_2O):n(SiO_2)=1.5,n(SiO_2):n(Al_2O_3)=2,置于磁力搅拌器上,50℃下陈化1h,将上层清液倒入反应釜,放入干燥箱中,于100℃下晶化7 h,水洗至中性,烘干。(2)XRD、SEM分析说明产物为A型沸石,且所合成A型沸石结晶度高、表面光滑、棱角分明为正六面体晶体。BET分析说明A型沸石的比表面积较大,为5.499 m~2/g,孔径分布在0.4~0.8 nm之间,属于微孔材料。(3)A型沸石对模拟含氟废水的最佳吸附条件:在室温下,于初始浓度为10 mg/g的模拟含氟废水中加入0.1 g A型沸石,调节振荡频率为160r/min,振荡1h,结果表明:A型沸石对模拟含氟废水的去除率和吸附量分别为94.85%、4.74 mg/g。(4)A型沸石对模拟含砷废水的最佳吸附条件:在室温下,于初始浓度为35 mg/g,pH为5的模拟含砷废水中加入0.2 g A型沸石,调节振荡频率为180 r/min,振荡1 h,结果表明:A型废水对模拟含砷废水的去除率和吸附量分别为88.96%、7.78 mg/g。(5)A型沸石对模拟含氟、砷废水均有很快的吸附速率,其吸附反应分别在60 min和120 min时达到平衡。吸附过程均可以用准二级动力学方程拟合,并且达到了极显著相关,相关系数分别为0.9999和0.9994,说明准二级动力学方程可以很好的描述A型沸石对模拟含氟、砷废水的吸附过程,主要以化学吸附为主。颗粒内扩散模型拟合说明A型沸石对模拟含氟、砷废水的吸附是由颗粒内扩散和表面吸附共同作用的结果。(6)运用Langmuir和Freundlich模型拟合吸附等温实验数据,结果表明,Langmuir模型可以更好的描述A型沸石对模拟含氟、砷废水的吸附过程,其相关系数分别为0.9994和0.9876,说明主要是单分子层吸附。Langmuir模型中的R_L和Freundlich中的1/n均用来描述反应进行的难易程度。A型沸石对模拟含氟、砷废水的R_L分别在0.0075~0.0399和0.0001~0.0008的范围内,1/n值分别为0.8102和0.6403,表明A型沸石对模拟含氟、砷废水的吸附容易进行。D-R模型拟合说明吸附过程中既有物理吸附也有化学吸附,主要以化学吸附为主。(7)吸附饱和后的沸石经过再生处理,至少可以循环使用三次,且再生率均在80%以上,首次再生率为98%。
【学位授予单位】：内蒙古师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703;O647.3

【参考文献】