改性纤维素的制备及其对砷吸附性能的研究

发布时间：2020-06-23 11:56

【摘要】：纤维素是一种天然可降解的高分子材料,是一种无二次污染的环境友好型材料。本文章利用木屑纤维素为基材制备了纤维素负载零价铁、纤维素负载铁铈双金属氧化物、纤维素负载铁锰双金属氧化物三种吸附剂。并研究了三种材料对含砷废水的吸附性能。同时对三种吸附材料进行了特性表征:扫描电镜、改性材料合成前后的SEM-EDX、红外光谱分析、SEM-EDX mapping,以此来证明合成反应的成功。以木屑纤维素为基体原料,采用液相还原法,制备了负载零价铁纤维素(C-ZVI)吸附剂,采用红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对C-ZVI进行表征,证明该吸附剂制备成功。实验探究了不同吸附条件C-ZVI对水中砷离子(As)的吸附性能,同时讨论了该吸附剂的最佳吸附条件和吸附动力学和等温吸附模型的拟合。研究结果表明,当砷离子浓度低于100 mg/L时,吸附效率均可达到90%以上。当溶液的pH为3-7,吸附剂投加量2 g/L,反应温度为25℃,As初始浓度为100 mg/L时,C-ZVI对As的吸附容量高达45.69 mg/g。对吸附数据拟合确定C-ZVI对砷离子的吸附符合Freundlich等温吸附模型,说明吸附以多分子层吸附为主。C-ZVI的吸附动力学数据表明,整个吸附过程更遵循准二级吸附动力学模型,说明其以化学吸附为主。由于氧化铁和氧化铈都具有很强的吸附性能,本实验采用共沉淀法制备了负载铁铈双金属氧化物纤维素,并对其吸附性能进行了研究。对制备的负载铁铈双金属氧化物纤维素对砷离子的吸附性能进行了探究,通过吸附试验确定其最佳吸附条件为:pH为2-10,吸附大概需要60分钟达到平衡,初始As离子浓度越低吸附效率越高,最大吸附容量可达到32mg/g。通过对As离子吸附动力学数据拟合,负载铁铈双金属氧化物纤维素对As离子的吸附符合准二级动力学模型,说明其吸附机理主要为化学吸附。通过对等温吸附模型数据拟合,证明负载铁铈双金属氧化物纤维素对As离子的吸附符合Freundlich等温吸附模型,说明反应以多分子层吸附为主。二氧化锰具有氧化作用,可将三价砷离子氧化成更易去除的五价砷离子。本实验利用共沉淀法成功制备了负载铁锰双金属氧化物纤维素。实验结果表明,在pH为3-7,吸附时间60 min时,初始As离子浓度越低吸附效率越高,最大吸附容量可达到21.42 mg/g。通过对As离子吸附动力学数据拟合,负载铁锰双金属氧化物纤维素对As离子的吸附符合准二级动力学模型,拟合度高达0.9999,说明该吸附机理主要为化学吸附。探究该吸附剂对等温吸附模型数据拟合,负载铁铈双金属氧化物纤维素对砷离子的吸附更加符合Langmuir等温吸附模型,说明该吸附以单分子层吸附为主。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X703;O647.3
【图文】：

图 1-1 纤维素的分子链结构式维素预处理方法素因其结构问题，在溶剂中的溶解性很小，这是由其分子链之大量的氢键导致的。所以在对纤维素进行改性之前，要先进行

图 2-1 C-ZVI 样品扫描电镜图3.2 FTIR 表征图 2-2 为吸附 As 前后的 C-ZVI 的 FTIR 光谱图。3416 cm-1处强而宽的伸缩动吸收峰是醇羟基-OH 的伸缩振动导致的；2877cm-1处为 C-H 的伸缩振动吸

【参考文献】

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1 张帆;李菁;谭建华;王波;黄福;;吸附法处理重金属废水的研究进展[J];化工进展;2013年11期

2 白雁斌;王天娇;赵晓玉;;重金属废水处理技术研究进展[J];污染防治技术;2013年03期

3 庄明龙,柴立元,闵小波,于霞;含砷废水处理研究进展[J];工业水处理;2004年07期

本文编号：2727294