改性磁性荔枝壳吸附剂对电镀废水中Cr（Ⅵ）的吸附研究

发布时间：2020-05-22 05:12

【摘要】：Cr(Ⅵ)是一种常见的水体污染物,对环境与人体有极大的危害。而且Cr(Ⅵ)是深圳市工业污染中等标污染负荷较高的污染物,所以本研究以Cr(Ⅵ)为处理目标进行研究。传统的处理Cr(Ⅵ)方法成本较高并可能产生大量难以处理的含铬污泥,而吸附法具有高效,成本低,吸附剂可循环利用的优点。本文以荔枝壳(LS,litchi shell)和荔枝壳生物炭(LSB,litchi shell biochar)作为载体,通过共沉淀法先后负载四氧化三铁(Fe_3O_4)和层状双氢氧化物(LDH,layered double hydroxide),制备出改性磁性荔枝壳吸附剂(MMLS,modified magnetic litchi shell adsorbent)和改性磁性荔枝壳生物炭吸附剂(MMLSB,modified magnetic litchi shell biochar adsorbent)。通过单因素和正交实验考察荔枝壳生物炭煅烧温度、四氧化三铁负载量、层状双氢氧化物负载量和吸附剂粒径对改性效果的影响。通过比较两种不同原料制备的吸附剂,确定了以荔枝壳为载体的吸附剂去除Cr(Ⅵ)的效果最佳。具体制备条件为:荔枝壳10 g,氯化铁和氯化亚铁加入量分别为0.06 mol和0.03 mol,氯化镁和氯化铝加入量分别为0.15 mol和0.05mol,粒径0.3-0.9 mm。XRD、FT-IR、SEM表征分析结果表明荔枝壳中成功负载了四氧化三铁和层状双氢氧化物,并且负载后吸附剂形貌发生明显变化。本研究通过静态吸附实验考察了模拟废水中溶液pH、吸附剂投加量、Cr(Ⅵ)初始浓度对吸附剂吸附效能的影响。在综合考虑吸附剂的比吸附量和Cr(Ⅵ)去除率的基础上,溶液pH最佳为3,吸附剂投加量为6 g/L,Cr(Ⅵ)初始浓度为100 mg/L。此外本研究考察了共存离子对吸附剂吸附效能的影响。结果发现共存离子中阴离子对吸附剂吸附效能的抑制程度较大。同时采用准一级动力学、准二级动力学、颗粒内扩散模型和Elovich模型对实验数据进行拟合,发现准二级动力学拟合效果最好。采用Langmuir、Freundlich和Sips吸附等温模型对实验数据进行拟合,发现实验数据更加符合Sips模型,拟合得到吸附剂最大吸附量可达58.8mg/g。吸附动力学和吸附等温线拟合结果表明吸附剂的吸附过程以化学吸附为主。本文考察了吸附剂对实际镀铬漂洗水和混合含铬废水中Cr(Ⅵ)的吸附效能,发现吸附剂几乎可以完全将镀铬漂洗水中的Cr(Ⅵ)去除,而对于混合含铬废水,由于成分复杂,完全去除Cr(Ⅵ)需要更多的吸附剂投加量。本研究的吸附剂适用于六价铬浓度在100 mg/L以下的含铬废水。循环再生实验结果表明对于镀铬漂洗水,在循环了六次后,吸附剂仍具有较高的吸附能力。
【图文】：

（1）吸附剂的制备与表征 以荔枝壳和荔枝壳生物炭为载体，用四氧化三铁和层状双氢氧化物对两者分别进行改性，制备出改性磁性荔枝壳吸附剂（MMLS，modified magnetic litchi shell adsorbent）和改性磁性荔枝壳生物炭吸附剂（MMLSB，modified magnetic litchi shell biochar adsorbent）。通过单因素和正交实验对吸附剂的制备条件进行优化，分别得到两种吸附剂最优的制备条件。然后将两者的吸附效能进行比较，以吸附效能最好的吸附剂作为研究对象，进行XRD、FT-IR、SEM-EDS、BET 和磁性表征，从而对吸附剂的物理化学性质进行探究。（2）吸附剂的反应条件考察 以最优吸附剂为研究对象，考察模拟配水中pH、Cr（Ⅵ）初始浓度、共存离子和吸附剂用量对吸附剂吸附效能的影响；对实验数据进行吸附动力学和吸附等温线拟合，从而对其吸附机理有初步认识。（3）吸附剂在实际电镀废水中的吸附效能考察 以镀铬漂洗水和镀铬混合水为研究对象，，考察不同吸附剂投加量对吸附剂吸附效能的影响，并研究吸附剂的循环再生；考察吸附前后废水中主要共存离子含量的变化。技术路线如图 1-1：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文，从 300℃时的 0.84 mmol/g 下降到 700℃时的 0.03 mmol/g，这是的酚类由于其自身的结构属于较弱的官能团，更易于降解[40]。表 3-1 不同煅烧温度下荔枝壳生物炭 Boehm 滴定结果度（℃） 羧基（mmol/g） 酚类（mmol/g） 总酸性基团（m300 0.35 0.84 2.26400 0.40 0.24 0.95500 0.19 0.01 0.24600 0.14 0.01 0.20700 0.08 0.03 0.19煅烧温度对 MMLSB 吸附效能的影响了研究不同煅烧温度下形成的荔枝壳生物炭对最终制备的吸附剂吸，实验选取 300、400、500、600、700℃五个煅烧温度制备不同的荔枝壳生物炭为原料制备改性磁性荔枝壳生物炭吸附剂。其中四氧为 3 mmol/g；层状双氢氧化物（LDH）负载量为 38%；粒径为 0.6
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X781.1

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本文编号：2675500