应用阳极溶出伏安法研究针铁矿对亚砷酸盐的吸附特征

发布时间：2017-07-05 15:11

  本文关键词：应用阳极溶出伏安法研究针铁矿对亚砷酸盐的吸附特征

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【摘要】：本文利用阳极溶出伏安法作为分析测试方法,采用流动搅动法,在溶液p H、浓度和温度影响下,研究针铁矿对亚砷酸盐的吸附特征和吸附机理,以期为监控砷污染、砷污染土壤修复和调控措施提供理论依据。结果表明:1.阳极溶出伏安法在0.5 mol·L~(-1) H2SO4为底液,富集时间为120 s,富集电位为~(-1).2 V的条件下,对亚砷酸盐的检测限达到5μg·L~(-1),且检测结果与原子荧光法结果一致,准确度较高。2.改进后的动力学实验装置与阳极溶出伏安法相配合,可实现连续自动检测砷在针铁矿上的吸附与解吸。3.在不同p H条件下,针铁矿亚砷酸盐的吸附过程分为快反应和慢反应2个阶段。随溶液p H的升高,砷的吸附量逐渐降低,表观吸附速率常数(k')逐渐增大,半反应时间(t1/2)也就越小,砷的吸附反应达到平衡时间就越短,且砷的扩散速率常数b值也逐渐降低。溶液p H 3.0和p H 7.0时,砷最大吸附量分别为246.9 mg·kg~(-1)和99.8 mg·kg~(-1)。4.随着砷浓度的升高,针铁矿对砷的吸附量增加,表观吸附速率常数(k')逐渐增大;砷浓度为0.10mg·L~(-1)和1.00 mg·L~(-1)时,砷的最大吸附量分别为96.5 mg·kg~(-1)和249.1 mg·kg~(-1)。Freundlich方程中吸附常数Kf值,随着时间的延长逐渐降低,针铁矿对亚砷酸盐的吸附能力是逐渐减弱的。Langmuir方程分配因子RL在0~1之间,表现为针铁矿上砷的吸附为优惠吸附。5.随着温度的升高,针铁矿对砷的吸附量增加,表观吸附速率常数k'值也逐渐升高。温度为298 K和313K时,砷最大吸附量分别为241.1 mg·kg~(-1)和315.6 mg·kg~(-1)。用抛物线扩散方程b值来计算扩散过程的伪热力学常数,砷吸附反应的活化能(Ea*)为14.60 k J·mol~(-1)。砷扩散活化焓变(ΔHθ)随着温度的升高有所降低,ΔHθ均为正值,扩散过程为吸热反应,升高温度有利于砷的吸附;活化自由能变(△Gθ)随着温度的上升而升高,升高温度有利于加快扩散过程;△Sθ值均为负,说明吸附反应增加了体系有序度。
【关键词】：阳极溶出伏安法 流动搅动法 针铁矿 亚砷酸盐 吸附 反应动力学
【学位授予单位】：河南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.3;X53
【目录】：

• 致谢4-7
• 摘要7-8
• 1 文献综述8-14
• 1.1 砷危害性及污染现状8-10
• 1.2 砷检测方法研究现状10-12
• 1.3 针铁矿吸附动力学研究现状12-14
• 2 引言14-15
• 3 材料与方法15-18
• 3.1 供试材料15
• 3.2 实验方法15-17
• 3.2.1 阳极溶出伏安法15-16
• 3.2.1.1 电极的预处理15
• 3.2.1.2 底液、富集时间、富集电位的选择15-16
• 3.2.1.3 阳极溶出伏安法的精确度16
• 3.2.2 砷的吸附动力学试验16-17
• 3.2.2.1 动力学试验装置16
• 3.2.2.2 反应池结构16-17
• 3.2.2.3 不同p H、浓度、温度对砷吸附动力学的影响17
• 3.3 测定方法与数据处理17-18
• 4 结果与分析18-30
• 4.1 阳极溶出伏安法实验条件的确定18-21
• 4.1.1 电极的活化18
• 4.1.2 电极的表征18-19
• 4.1.3 底液、富集时间、富集电位的选择19-21
• 4.2 阳极溶出伏安法的选择性和精确度21
• 4.3 针铁矿的表征21-22
• 4.4 空白对照实验22
• 4.5 不同溶液p H对砷吸附动力学的影响22-24
• 4.5.1 不同溶液p H对砷吸附动力学曲线的变化22-23
• 4.5.2 不同溶液p H对砷吸附动力学模型的拟合23-24
• 4.6 不同浓度对砷吸附动力学的影响24-27
• 4.6.1 不同浓度对砷吸附动力学曲线变化24-25
• 4.6.2 不同砷浓度对其吸附动力学模型的拟合25-26
• 4.6.3 砷的等温吸附曲线及模型应用26-27
• 4.7 不同温度对砷吸附动力学的影响27-30
• 4.7.1 不同温度对砷吸附动力学曲线变化27-28
• 4.7.2 不同温度对砷吸附动力学方程模拟28
• 4.7.3 砷吸附动力学能量特征28-30
• 5 结论与讨论30-35
• 5.1 结论30-31
• 5.2 讨论31-35
• 5.2.1 底液、富集时间、富集电位对砷溶出峰电流的影响31
• 5.2.2 不同溶液p H对砷吸附动力学的影响31-32
• 5.2.3 不同浓度对砷吸附动力学的影响32-33
• 5.2.4 不同温度对砷吸附动力学的影响33-35
• 参考文献35-40
• 参与发表的论文40-41
• ABSTRACT41-42

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本文编号：522473