GOFeCu复合材料对水中As（Ⅲ）/As（Ⅴ）吸附性能及机理研究
发布时间：2021-05-18 12:24
砷（As）作为一种毒性较大的重金属污染物已经受到了全球范围内的关注。相比于其他的除砷方法,吸附法因其经济高效的优点而被大量研究,开发出新型高效的吸附剂已成为现在水处理除砷技术的研究热点。金属氧化物材料对水中重金属砷有较好的吸附效果,但此类材料易团聚且难以从水溶液中分离,故而限制其投入实际应用。氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）因其具有丰富的含氧官能团及较大的比表面积,可被用作吸附材料去除水中的污染物。本实验以氧化石墨烯作为载体,采用两步沉淀法将四氧化三铁及氧化铜纳米颗粒负载在GO表面,有效地解决了金属氧化物纳米颗粒在水中的团聚问题,经条件优化后合成复合吸附剂9%GO2&Fe3Cu1。通过吸附实验及多种表征方法,对吸附剂的表面结构特征进行研究,探讨其吸附除砷特性并揭示吸附机理。主要研究结论如下:（1）通过优化吸附剂的制备条件,选取GO2（制备三种不同氧化程度的GO,分别为GO1、GO2和GO3）,GO2添加量为9%以及铁铜比例为3:1,合成吸附剂9%GO2&Fe3Cu1。...
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 砷的来源、危害及污染现状
1.2 铁基材料在含砷废水处理中的应用
1.2.1 零价铁及其复合材料的应用
1.2.2 铁氢氧化物及其复合材料的应用
1.2.3 铁氧化物及其复合材料的应用
1.3 氧化石墨烯石墨烯的研究及应用
1.3.1 氧化石墨烯材料的特点及其制备方法
1.3.2 石墨烯基复合材料的制备及在水处理中的应用
1.4 研究意义及内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究内容
2 实验材料及方法
2.1 试剂与仪器
2.2 材料的制备及筛选方法
2.2.1 GO的制备
2.2.2 吸附剂的制备及筛选
2.3 材料的表征
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 比表面积(BET)
2.3.3 热重/差示扫描量热(TGA-DSC)
2.3.4 Zeta电位
2.3.5 傅里叶红外光谱(FTIR)
2.3.6 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.7 扫描电镜(SEM)
2.3.8 透射电镜(TEM)
2.3.9 拉曼光谱(Raman)
2.3.10 饱和磁场强度(VSM)
2.4 静态实验方法
2.4.1 吸附动力学实验
2.4.2 吸附等温线实验
2.4.3 pH影响实验
2.4.4 共存离子影响实验
2.5 动态实验方法
2.5.1 淋洗液浓度筛选及再生循环
2.5.2 动态吸附实验
2.6 样品的测定
2.6.1 As浓度的测定
2.6.2 Fe浓度的测定
2.6.3 Cu浓度的测定
3 吸附剂的筛选及表征
3.1 GO&FeCu吸附剂的筛选
3.1.1 不同氧化程度GO改性铁铜的筛选
3.1.2 不同GO添加量改性铁铜的筛选
3.1.3 不同铁铜比例的筛选
3.2 GO的表征分析
3.2.1 X射线衍射分析
3.2.2 拉曼光谱分析
3.2.3 傅里叶红外光谱分析
3.3 吸附剂的表征分析
3.3.1 X射线衍射分析
3.3.2 比表面积分析
3.3.3 热重/差示扫描量热分析
3.3.4 Zeta电位
3.3.5 傅里叶红外光谱分析
3.3.6 饱和磁场强度分析
3.3.7 X射线光电子能谱分析
3.3.8 扫描电镜分析
3.3.9 透射电镜分析
3.4 本章小结
4 9%GO2&Fe_3Cu_1吸附除砷性能及机理
4.1 吸附As(Ⅴ)性能及机理
4.1.1 吸附As(Ⅴ)的动力学特性
4.1.2 吸附As(Ⅴ)的等温线特性
4.1.3 pH对附效果的影响
4.1.4 干扰离子对吸附效果的影响
4.1.5 吸附As(Ⅴ)后扫描电镜分析
4.1.6 吸附As(Ⅴ)后红外光谱分析
4.1.7 吸附As(Ⅴ)后X射线光电子能谱分析
4.2 吸附As(Ⅲ)性能及机理
4.2.1 吸附As(Ⅲ)的动力学特性
4.2.2 吸附As(Ⅲ)的等温线特性
4.2.3 pH对吸附效果的影响
4.2.4 干扰离子对吸附效果的影响
4.2.5 吸附As(Ⅲ)后扫描电镜分析
4.2.6 吸附As(Ⅲ)后红外光谱分析
4.2.7 吸附As(Ⅲ)后X射线光电子能谱分析
4.3 本章小结
4.3.1 吸附除As(Ⅴ)小结
4.3.2 吸附除As(Ⅲ)小结
5 吸附剂的循环再生及应用研究
5.1 吸附As(Ⅲ)后吸附剂的再生及吸附As(Ⅲ)的动态应用
5.1.1 淋洗液的筛选及吸附循环再生
5.1.2 吸附剂的动态应用
5.2 吸附As(Ⅴ)后吸附剂的再生及吸附As(Ⅴ)的动态应用
5.2.1 淋洗液的筛选及吸附循环再生
5.2.2 吸附剂的动态应用
5.3 本章小结
6 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
致谢
参考文献
附录 硕士研究生学习阶段发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁基复合材料的制备及其对水中锑的去除[J]. 杨昆仑,周家盛,吕丹,孙悦,楼子墨,徐新华. 化学进展. 2017(11)
[2]羟基氧化铁/膨胀石墨复合材料的制备及除砷机制[J]. 焦春磊,徐从斌,李姝谚,杨文杰,孙宏亮,刘伟江,焦振寰,林爱军. 高等学校化学学报. 2017(08)
[3]含砷污水的处理工艺现状与展望[J]. 李庆超,姜红兵,詹中华,雷霆,张报清,阴树标. 化学世界. 2017(08)
[4]纳米零价铁对水中砷和硒去除的比较研究[J]. 夏雪芬,滑熠龙,黄潇月,凌岚,张伟贤. 化学学报. 2017(06)
[5]浮石负载纳米零价铁去除水相中的砷（Ⅴ）[J]. 杨艺琳,周孜迈,邓文娜,孙艳秋,王悦,柳听义,王中良. 环境化学. 2017(03)
[6]壬基酚磁性分子印迹聚合物的吸附性能评价[J]. 巴淑萍,唐玉斌,陈芳艳. 净水技术. 2015(06)
[7]国内外土壤砷污染及其修复技术现状与展望[J]. 纪冬丽,孟凡生,薛浩,郭金辉,王业耀,杨琦. 环境工程技术学报. 2016(01)
[8]石墨烯的环境行为及其对环境中污染物迁移归趋的影响[J]. 任文杰,滕应. 应用生态学报. 2014(09)
[9]茶叶渣对Ni（Ⅱ）的吸附动力学及等温吸附模型研究[J]. 马宏飞,李薇,韩秋菊,王健. 科学技术与工程. 2013(16)
[10]土壤砷污染及其修复技术的研究进展[J]. 李圣发,王宏镔. 水土保持研究. 2011(04)
硕士论文
[1]铝锆颗粒吸附材料去除水中氟、磷性能及机理研究[D]. 欧阳永强.西北农林科技大学 2017
[2]新型铁铜复合氧化物去除矿山废水中锑性能及机理研究[D]. 胡晓先.湖南科技大学 2016
[3]负载纳米零价铁复合材料的制备及去除砷的研究[D]. 苏凤朝.安徽大学 2016
[4]不同氧化程度与缺陷度氧化石墨烯制备及其吸附Cu2+研究[D]. 毕祺.华南理工大学 2015
[5]三种铁（氢）氧化物对砷酸盐的吸附解吸研究[D]. 杨凯光.吉林大学 2014
[6]磁性氧化石墨烯的制备及去除水中Cd（Ⅱ）和离子染料的研究[D]. 张秀蓉.湖南大学 2013
[7]硅藻土负载铁氧化物对砷吸附的研究[D]. 邹昊辰.吉林大学 2013
[8]石墨烯与复合物的制备以及铀吸附性能研究[D]. 孙兆勇.哈尔滨工程大学 2013
[9]（羟基）氧化铁的制备研究及在饮用水中除砷的应用[D]. 陆梦楠.昆明理工大学 2011
本文编号：3193785
【文章来源】：西安建筑科技大学陕西省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 砷的来源、危害及污染现状
1.2 铁基材料在含砷废水处理中的应用
1.2.1 零价铁及其复合材料的应用
1.2.2 铁氢氧化物及其复合材料的应用
1.2.3 铁氧化物及其复合材料的应用
1.3 氧化石墨烯石墨烯的研究及应用
1.3.1 氧化石墨烯材料的特点及其制备方法
1.3.2 石墨烯基复合材料的制备及在水处理中的应用
1.4 研究意义及内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究内容
2 实验材料及方法
2.1 试剂与仪器
2.2 材料的制备及筛选方法
2.2.1 GO的制备
2.2.2 吸附剂的制备及筛选
2.3 材料的表征
2.3.1 X射线衍射(XRD)
2.3.2 比表面积(BET)
2.3.3 热重/差示扫描量热(TGA-DSC)
2.3.4 Zeta电位
2.3.5 傅里叶红外光谱(FTIR)
2.3.6 X射线光电子能谱(XPS)
2.3.7 扫描电镜(SEM)
2.3.8 透射电镜(TEM)
2.3.9 拉曼光谱(Raman)
2.3.10 饱和磁场强度(VSM)
2.4 静态实验方法
2.4.1 吸附动力学实验
2.4.2 吸附等温线实验
2.4.3 pH影响实验
2.4.4 共存离子影响实验
2.5 动态实验方法
2.5.1 淋洗液浓度筛选及再生循环
2.5.2 动态吸附实验
2.6 样品的测定
2.6.1 As浓度的测定
2.6.2 Fe浓度的测定
2.6.3 Cu浓度的测定
3 吸附剂的筛选及表征
3.1 GO&FeCu吸附剂的筛选
3.1.1 不同氧化程度GO改性铁铜的筛选
3.1.2 不同GO添加量改性铁铜的筛选
3.1.3 不同铁铜比例的筛选
3.2 GO的表征分析
3.2.1 X射线衍射分析
3.2.2 拉曼光谱分析
3.2.3 傅里叶红外光谱分析
3.3 吸附剂的表征分析
3.3.1 X射线衍射分析
3.3.2 比表面积分析
3.3.3 热重/差示扫描量热分析
3.3.4 Zeta电位
3.3.5 傅里叶红外光谱分析
3.3.6 饱和磁场强度分析
3.3.7 X射线光电子能谱分析
3.3.8 扫描电镜分析
3.3.9 透射电镜分析
3.4 本章小结
4 9%GO2&Fe_3Cu_1吸附除砷性能及机理
4.1 吸附As(Ⅴ)性能及机理
4.1.1 吸附As(Ⅴ)的动力学特性
4.1.2 吸附As(Ⅴ)的等温线特性
4.1.3 pH对附效果的影响
4.1.4 干扰离子对吸附效果的影响
4.1.5 吸附As(Ⅴ)后扫描电镜分析
4.1.6 吸附As(Ⅴ)后红外光谱分析
4.1.7 吸附As(Ⅴ)后X射线光电子能谱分析
4.2 吸附As(Ⅲ)性能及机理
4.2.1 吸附As(Ⅲ)的动力学特性
4.2.2 吸附As(Ⅲ)的等温线特性
4.2.3 pH对吸附效果的影响
4.2.4 干扰离子对吸附效果的影响
4.2.5 吸附As(Ⅲ)后扫描电镜分析
4.2.6 吸附As(Ⅲ)后红外光谱分析
4.2.7 吸附As(Ⅲ)后X射线光电子能谱分析
4.3 本章小结
4.3.1 吸附除As(Ⅴ)小结
4.3.2 吸附除As(Ⅲ)小结
5 吸附剂的循环再生及应用研究
5.1 吸附As(Ⅲ)后吸附剂的再生及吸附As(Ⅲ)的动态应用
5.1.1 淋洗液的筛选及吸附循环再生
5.1.2 吸附剂的动态应用
5.2 吸附As(Ⅴ)后吸附剂的再生及吸附As(Ⅴ)的动态应用
5.2.1 淋洗液的筛选及吸附循环再生
5.2.2 吸附剂的动态应用
5.3 本章小结
6 结论与建议
6.1 结论
6.2 建议
致谢
参考文献
附录 硕士研究生学习阶段发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]铁基复合材料的制备及其对水中锑的去除[J]. 杨昆仑,周家盛,吕丹,孙悦,楼子墨,徐新华. 化学进展. 2017(11)
[2]羟基氧化铁/膨胀石墨复合材料的制备及除砷机制[J]. 焦春磊,徐从斌,李姝谚,杨文杰,孙宏亮,刘伟江,焦振寰,林爱军. 高等学校化学学报. 2017(08)
[3]含砷污水的处理工艺现状与展望[J]. 李庆超,姜红兵,詹中华,雷霆,张报清,阴树标. 化学世界. 2017(08)
[4]纳米零价铁对水中砷和硒去除的比较研究[J]. 夏雪芬,滑熠龙,黄潇月,凌岚,张伟贤. 化学学报. 2017(06)
[5]浮石负载纳米零价铁去除水相中的砷（Ⅴ）[J]. 杨艺琳,周孜迈,邓文娜,孙艳秋,王悦,柳听义,王中良. 环境化学. 2017(03)
[6]壬基酚磁性分子印迹聚合物的吸附性能评价[J]. 巴淑萍,唐玉斌,陈芳艳. 净水技术. 2015(06)
[7]国内外土壤砷污染及其修复技术现状与展望[J]. 纪冬丽,孟凡生,薛浩,郭金辉,王业耀,杨琦. 环境工程技术学报. 2016(01)
[8]石墨烯的环境行为及其对环境中污染物迁移归趋的影响[J]. 任文杰,滕应. 应用生态学报. 2014(09)
[9]茶叶渣对Ni（Ⅱ）的吸附动力学及等温吸附模型研究[J]. 马宏飞,李薇,韩秋菊,王健. 科学技术与工程. 2013(16)
[10]土壤砷污染及其修复技术的研究进展[J]. 李圣发,王宏镔. 水土保持研究. 2011(04)
硕士论文
[1]铝锆颗粒吸附材料去除水中氟、磷性能及机理研究[D]. 欧阳永强.西北农林科技大学 2017
[2]新型铁铜复合氧化物去除矿山废水中锑性能及机理研究[D]. 胡晓先.湖南科技大学 2016
[3]负载纳米零价铁复合材料的制备及去除砷的研究[D]. 苏凤朝.安徽大学 2016
[4]不同氧化程度与缺陷度氧化石墨烯制备及其吸附Cu2+研究[D]. 毕祺.华南理工大学 2015
[5]三种铁（氢）氧化物对砷酸盐的吸附解吸研究[D]. 杨凯光.吉林大学 2014
[6]磁性氧化石墨烯的制备及去除水中Cd（Ⅱ）和离子染料的研究[D]. 张秀蓉.湖南大学 2013
[7]硅藻土负载铁氧化物对砷吸附的研究[D]. 邹昊辰.吉林大学 2013
[8]石墨烯与复合物的制备以及铀吸附性能研究[D]. 孙兆勇.哈尔滨工程大学 2013
[9]（羟基）氧化铁的制备研究及在饮用水中除砷的应用[D]. 陆梦楠.昆明理工大学 2011
本文编号：3193785
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