磁性核壳型砷吸附剂的制备及其除砷性能研究

发布时间：2020-05-11 21:34

【摘要】：自然灾害和人类活动都会导致砷的释放及污染,砷污染、砷中毒事件时有发生。为避免砷对人体造成危害,研究人员做了许多研究希望去除水中的砷。目前吸附法是除砷的较好选择之一,而现有除砷吸附剂的吸附量和分离再生性能均不如人意。故本研究中以Fe3O4为磁性内核,Zr O2为外层吸附材料制备磁性核壳型砷吸附剂,并研究吸附剂的除砷性能及其再生性能,以提高吸附剂的吸附性能和分离再生性能。以氯化铁为铁源、无水乙酸钠为助剂、乙二醇为溶剂,利用溶剂热法合成Fe3O4磁核,并对其进行了TEM、SEM和BET等测试;随后,确定了制备砷吸附剂Fe3O4@Zr O2时的各物料摩尔比:正丁醇锆:PEG-2000:TMAOH:无水乙醇=1.1:0.1:3.8:610;之后确定了制备砷吸附剂Fe3O4@Si O2@Zr O2时硅包覆过程中的物料摩尔比:TEOS:PEG-2000:TMAOH:无水乙醇=2.69:0.1:0.95:548,以及锆包覆过程中的物料摩尔比:正丁醇锆:PEG-2000:TMAOH:无水乙醇=1.1:0.1:3.8:404;最终确定了磁性核壳型砷吸附剂的制备条件。采用三种等温吸附模型:Langmuir模型、Freundlich模型及Redlich-Peterson模型,对不同砷吸附剂等温吸附五价砷和三价砷的试验数据进行拟合。结果表明,D-1对五价砷和三价砷的最大吸附量分别为22.37mg/g和13.73mg/g,D-2对五价砷和三价砷的最大吸附量分别为35.69mg/g和16.93mg/g;S-1对五价砷和三价砷的最大吸附量分别为24.30mg/g和12.96mg/g,S-2对五价砷和三价砷的最大吸附量分别为30.22mg/g和14.91mg/g。吸附过程以化学吸附为主,不是理想的单层均匀吸附。酸性条件下吸附效果较好;氯离子基本不会对吸附过程产生影响;硫酸根和磷酸根对砷的去除有明显影响。以某矿井废水为例,利用制备吸附剂开展实际砷污染废水处理研究,结果表明吸附剂可有效去除水中砷。吸附剂S-2可将废水中的总砷由0.710mg/L降至0.090mg/L,去除率达到87.32%,达到城镇污水处理厂污染物排放标准中对总砷的限定值。以氢氧化钠为再生试剂,五次吸附再生后,吸附剂对实际含砷水的去除率为81.69%,吸附剂再生性能优良。
【图文】：

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硕士学位论文图 2-1 磁核的 TEM 图Figure 2-1 TEM diagram of magnetic可知，以无水乙酸钠为辅助剂合成的 Fe3O4纳米粒子之间，呈球形，且表面不平整，存在孔隙，便于进优良，继续进行了扫描电镜测试，结果如图 2-2 所示

图 2-1 磁核的 TEM 图Figure 2-1 TEM diagram of magnetic，以无水乙酸钠为辅助剂合成的 Fe3O4纳米粒间，，呈球形，且表面不平整，存在孔隙，便于，继续进行了扫描电镜测试，结果如图 2-2 图 2-2 磁核的 SEM 图Figure 2-2 SEM diagram of magnetic
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X703

【参考文献】