铁锰复合氧化物的制备及其在废水处理中的应用研究

发布时间：2017-04-28 18:16

  本文关键词：铁锰复合氧化物的制备及其在废水处理中的应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：进入21世纪以来，随着重工业、轻工业的迅猛发展，工业废水的污染严重威胁着人类的身体健康，更甚者破坏了人类赖以生存的生态环境。传统的物理、化学、生化法在处理工业废水时会产生二次污染。因此，寻求一种低成本、高效经济的现代化处理技术是当今环境问题急于攻克的难题。本论文利用氧化还原沉淀法，将高锰酸钾和硫酸亚铁混合，通过恒温加热、沉淀、离心、干燥、煅烧等先进手段合成了铁锰复合氧化物（FeMnO），并对FeMnO的比面积、粒径分布、结构形貌、化学机构等特性进行了表征，以便探讨其吸附机理。 对FeMnO进行表征的结果表明：颗粒物具有较大的比面积和较高的自由能，这种特性决定了FeMnO具有良好的吸附性能；颗粒呈准球形、排列无规则、粒径小，自然团聚的现象体现了自身的吸附性质；其零点电荷在pH=8，在弱碱的条件下，FeMnO表面仍然带有正电荷，这可以增强FeMnO的吸附效果；FeMnO拥有很宽的吸收带，证明了产物中不仅含有MnO2、Fe(OH)3、或可能含有铁氧化物，充分说明了FeMnO具有很强的吸附性能。 通过对FeMnO处理刚果红模拟废水的研究，结果表明：FeMnO只有在适宜的pH范围内，才能发挥其良好的吸附性质；增加吸附剂的投加量，一定条件下可以增强吸附剂的吸附效果，但是如果过量，则可能会抑制吸附性能；随着吸附时间的增加，当达到吸附平衡时，吸附量不再变化；FeMnO可以在较宽的温度的范围内吸附刚果红模拟废水；随着刚果红初始质量浓度的继续增加，其脱色率的变化不大，原因可能为吸附剂的吸附量已经饱和；氯离子对FeMnO吸附刚果红的吸附效果基本没有影响；而硫酸根离子存在时，FeMnO对刚果红的吸附效果发生了巨大的变化，可见硫酸根离子对FeMnO吸附刚果红有很强的抑制作用。通过利用Langmuir和Freundlich两种吸附等温线来对吸附刚果红模拟废水的过程进行拟合，结果表明：Langmuir吸附等温线符合吸附刚果红模拟废水的过程。实验利用Lagergren准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型来对吸附刚果红模拟废水的过程进行拟合，结果表明：准一级动力学模型的相关系数达到0.9909，能够很好的说明吸附刚果红模拟废水的过程。 通过对FeMnO处理含镉废水的研究，结果表明：当pH=8时，吸附率达到最大，并且，只有在适宜的pH情况下，吸附效果才会最佳；温度对于FeMnO吸附含镉废水有一定的影响，其原因在于与其吸附过程的热效应有关，吸热过程则升高温度有利于吸附，放热过程则降低温度有利于吸附；随着吸附时间的延长，当吸附位达到饱和时，吸附量将不在变化，此时吸附达到平衡；适当的吸附剂用量可以增强FeMnO的吸附效果。通过对FeMnO处理含镉废水的吸附过程进行吸附等温线和动力学模型的拟合，结果表明：Freundlich吸附等温线符合处理含镉废水的吸附过程；准二级动力学模型的相关系数达到了0.99977，能够很好的说明吸附过程。 本文通过对FeMnO处理胶粘剂废水的试探性研究，结果表明：pH对吸附过程有着重要的影响，当pH大于8时，，铁锰复合氧化物的吸附率开始下降，这是因为溶液中的pH8时，溶液中含有大量的H+，Fe3+吸附在胶粘剂表面上，加速了絮凝物的聚沉；当溶液的pH值超过8时，由于超高的碱度破坏了Fe(OH)3胶体的稳定性，形成了Fe(OH)3沉淀，从而降低了胶粘剂废水的吸附率；FeMnO处理胶粘剂废水的最佳时间为5h；吸附剂投加量对吸附效果的影响主要是因为铁锰复合氧化物中含有氢氧化铁胶体，它对吸附效果起着至关重要的作用。 本文以制备的FeMnO处理刚果红模拟废水、含镉废水、胶粘剂废水，探讨了pH、温度、吸附时间、吸附剂用量、初始浓度等因素对吸附效果的影响情况，并且利用吸附等温线和动力学模型对数据进行拟合，深入探讨其吸附机理。
【关键词】：铁锰复合氧化物 吸附机理 刚果红 镉 胶粘剂
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O647.33;X703
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 引言12-22
• 1.1 水污染的现状概况12-13
• 1.2 废水的处理方法13-17
• 1.2.1 物理化学方法13-17
• 1.2.2 生化法17
• 1.3 铁锰氧化物处理废水的研究进展17-19
• 1.3.1 铁氧化物和锰氧化物吸附废水的机理研究17-18
• 1.3.2 铁氧化物对废水的吸附研究进展18
• 1.3.3 锰氧化物对废水的吸附研究进展18-19
• 1.4 课题研究的目的、意义及内容19-22
• 1.4.1 选题意义19-20
• 1.4.2 研究内容20-22
• 第二章 铁锰复合氧化物的制备和表征22-31
• 2.1 实验部分22-23
• 2.1.1 实验材料与试剂22
• 2.1.2 实验仪器22-23
• 2.2 样品的分析与表征23-24
• 2.2.1 样品的分析23
• 2.2.2 样品的表征23-24
• 2.3 铁锰复合氧化物的制备24
• 2.4 铁锰复合氧化物的表征分析24-29
• 2.4.1 铁锰复合氧化物的比表面积分析25-26
• 2.4.2 铁锰复合氧化物的结构形貌分析26-27
• 2.4.3 铁锰复合氧化物的电荷特性分析27-28
• 2.4.4 铁锰复合氧化物的化学结构分析28-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 铁锰复合氧化物吸附刚果红模拟废水的研究31-54
• 3.1 引言31
• 3.2 刚果红的概况31-33
• 3.2.1 刚果红的性质31-32
• 3.2.2 刚果红染料废水的吸附研究32-33
• 3.3 刚果红标准曲线33-34
• 3.4 铁锰复合氧化物吸附刚果红的结果与讨论34-43
• 3.4.1 pH 值对吸附效果的影响35-36
• 3.4.2 吸附剂用量对吸附效果的影响36-38
• 3.4.3 吸附时间对吸附效果的影响38-39
• 3.4.4 温度对吸附效果的影响39-40
• 3.4.5 刚果红的初始浓度对吸附效果的影响40-41
• 3.4.6 硫酸根离子和氯离子对吸附效果的影响41-43
• 3.5 铁锰复合氧化物对刚果红模拟废水的吸附机理研究43-53
• 3.5.1 吸附实验43
• 3.5.2 铁锰复合氧化物吸附刚果红的吸附等温线43-47
• 3.5.3 铁锰复合氧化物吸附刚果红废水的动力学研究47-53
• 3.6 本章小结53-54
• 第四章 铁锰复合氧化物处理含镉废水的研究54-66
• 4.1 引言54
• 4.2 含镉废水的配制54-55
• 4.3 铁锰复合氧化物吸附含镉废水的性能研究55-60
• 4.3.1 pH 值对吸附效果的影响55-57
• 4.3.2 吸附温度对吸附效果的影响57-58
• 4.3.3 吸附时间对吸附效果的影响58-59
• 4.3.4 吸附剂投加量对吸附效果的影响59-60
• 4.4 铁锰复合氧化物处理含镉废水的吸附机理探讨60-64
• 4.4.1 铁锰复合氧化物吸附含镉废水的吸附等温线60-62
• 4.4.2 铁锰复合氧化物处理含镉废水的动力学研究62-64
• 4.5 本章小结64-66
• 第五章 铁锰复合氧化物处理胶粘剂废水的研究66-71
• 5.1 引言66
• 5.2 铁锰复合氧化物处理胶粘剂废水的性能研究66-69
• 5.2.1 pH 对胶粘剂吸附效果的影响66-67
• 5.2.2 吸附时间对胶粘剂吸附效果的影响67-68
• 5.2.3 吸附剂投加量对胶粘剂吸附效果的影响68-69
• 5.3 本章小结69-71
• 第六章 结论与展望71-74
• 6.1 结论71-72
• 6.2 展望72-74
• 参考文献74-85
• 攻读硕士期间发表的论文85-86
• 致谢86-87

【参考文献】

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本文编号：333333