以钢渣为原料合成层状双氢氧化物及其用于印染废水处理

发布时间：2017-10-19 10:09

  本文关键词：以钢渣为原料合成层状双氢氧化物及其用于印染废水处理

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【摘要】：层状双金属氢氧化物(layered double hydroxides,LDHs)是一种水滑石类化合物,因具有特殊的酸碱双功能性、记忆效应、层间阴离子可交换性和热稳定性等性质,在吸附、催化、医药、光电磁及功能高分子材料等领域有巨大潜力。本文以钢渣为原料,采用共沉淀法制备钙镁铝铁四元LDHs,研究了合成过程中pH值、晶化温度和晶化时间的影响,采用XRD、XRF、SEM、FT-IR、TEM、DTA/TG和BET对样品进行了表征。结果表明当共沉淀的pH为10.5-11.8时,可制备纯相水滑石;晶化温度和时间均对晶格参数和层间距有影响,随温度和时间增加,晶格参数a、c和层间距均先减小再增大;LDHs晶粒尺寸沿a轴方向上比沿c轴方向大,晶面(110)的生长速率比晶面(003)快;经过条件优化,在pH=11.8,晶化温度150℃,晶化时间16 h的条件下合成的LDHs结构规整,晶型较好,层状清晰,孔体积和孔径大且热稳定性好。选取分别含阳离子红和酸性橙的水溶液模拟印染废水,研究了所制备的钙镁铝铁四元LDHs对其吸附性能,探讨了吸附剂浓度、初始pH、吸附温度、吸附时间和初始浓度对吸附效果的影响,并拟合了吸附的热力学模型和动力学模型。对含阳离子红废水的结果表明,吸附剂浓度对去除率影响较小;pH在3-10对吸附效果影响较小;温度升高,吸附量增加;当C0=500 ppm时,吸附量达425.69 mg·g-1,LDHs对阳离子红废水脱色效果优良。LDHs对阳离子红的吸附分别符合Langmuir的热力学模型和拟二级的动力学模型。对含酸性橙染料废水的结果表明,吸附剂浓度增加,去除率增大;pH在4-10对吸附效果影响较小;温度升高,吸附量增加,吸附温度343.15 K时,吸附量达212.08mg·g-1,LDHs对酸性橙废水脱色效果明显;随初始浓度增大,吸附量先增大后趋于平稳。LDHs对酸性橙的吸附分别符合Freundlich的热力学模型和拟二级的动力学模型。采用共沉淀法以钢渣为原料制备的钙镁铝铁四元LDHs对阳离子型染料废水和阴离子型染料废水均有较好的吸附处理效果,具有良好的潜在应用价值。
【关键词】：钢渣 共沉淀法合成 LDHs 印染废水 吸附
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O647.3;X791
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-25
• 1.1 LDHs概述10-18
• 1.1.1 LDHs组成与结构11-12
• 1.1.2 LDHs的性质12-14
• 1.1.3 LDHs的合成方法14-16
• 1.1.4 LDHs的应用16-18
• 1.1.5 多元LDHs合成进展18
• 1.2 国内外钢渣材料化应用研究现状与进展18-19
• 1.3 染料废水的排放及危害19-23
• 1.3.1 染料废水的分类及来源19-20
• 1.3.2 印染废水特点及危害20-21
• 1.3.3 印染废水的处理现状21-23
• 1.4 本文研究的思路和内容23-25
• 1.4.1 研究思路23-24
• 1.4.2 研究内容24-25
• 第2章 以钢渣为原料LDHs的合成与表征25-38
• 2.1 实验试剂和仪器25-26
• 2.2 钙镁铝铁四元LDHs的合成26
• 2.3 结果和讨论26-36
• 2.3.1 钢渣原料表征26-27
• 2.3.2 pH值和物相的关系27-29
• 2.3.3 晶化温度和物相的关系29-30
• 2.3.4 晶化时间和物相的关系30-32
• 2.3.5 钙镁铝铁四元LDHs的产品表征及分析32-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第3章 钙镁铝铁四元LDHs对水体中阳离子红的吸附研究38-58
• 3.1 前言38
• 3.2 实验材料与方法38-41
• 3.2.1 实验仪器与材料38-39
• 3.2.2 实验方法39-41
• 3.3 实验结果与讨论41-54
• 3.3.1 吸附剂浓度对吸附效果的影响41-42
• 3.3.2 pH对吸附效果的影响42-43
• 3.3.3 吸附温度和时间对吸附效果的影响43-44
• 3.3.4 吸附初始浓度对吸附效果的影响44-45
• 3.3.5 吸附热力学研究45-47
• 3.3.6 吸附动力学研究47-54
• 3.4 吸附机理分析54-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第4章 钙镁铝铁四元LDHs对水体中酸性橙的吸附研究58-75
• 4.1 前言58
• 4.2 实验材料与方法58-60
• 4.2.1 实验仪器与材料58-59
• 4.2.2 实验方法59-60
• 4.3 实验结果与讨论60-72
• 4.3.1 吸附剂浓度对吸附效果的影响60-62
• 4.3.2 pH对吸附效果的影响62
• 4.3.3 吸附温度和时间对吸附效果的影响62-64
• 4.3.4 吸附初始浓度对吸附效果的影响64
• 4.3.5 吸附热力学研究64-66
• 4.3.6 吸附动力学研究66-72
• 4.4 吸附机理分析72-74
• 4.5 本章小结74-75
• 结论75-77
• 参考文献77-84
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务和主要成果84-85
• 致谢85

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本文编号：1060493