坡缕石颗粒吸附剂制备工艺条件及其对水中重金属的吸附特性研究

发布时间：2017-08-12 21:17

  本文关键词：坡缕石颗粒吸附剂制备工艺条件及其对水中重金属的吸附特性研究

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【摘要】：近年来,重金属污染越来越严重,学者们迫切研究出一种吸附材料,该材料不仅价格低廉,而且能高效去除水中的重金属离子。坡缕石,又称凹凸棒土,不仅来源广,而且价格低廉、再生简单、吸附去除率高,应用坡缕石吸附重金属离子的研究,正日益引起环境工作者的重视。以往的研究大多数都是针对坡缕石原土吸附重金属离子的影响因素及吸附机理,或者通过对坡缕石进行改性研究,达到更好的吸附效果。但前期研究中坡缕石普遍以粉末状存在,难以将坡缕石—重金属离子混合液过滤澄清。本研究以坡缕石作为主料,采用混合、成型、焙烧工艺成功制备了坡缕石颗粒吸附剂,有效地克服了粉末状分离的难题。采用静态吸附实验,并以水中铅离子和铜离子作为目标污染物,一方面探究了较优坡缕石颗粒吸附剂制备工艺参数,另一方面研究了坡缕石颗粒吸附剂对铜离子和铅离子的吸附特性。主要研究结果如下:(1)分别用XRD分析和BET分析对坡缕石颗粒吸附剂进行表征,增加焙烧温度,坡缕石衍射峰的强度逐渐降低,在800℃时,坡缕石衍射峰几乎完全消失;并且在焙烧温度增加的过程中,吸附剂的比表面积和孔容相应地减小;增加海藻酸钠的添加量,坡缕石比表面积从整体上来看是减小的。(2)固定焙烧温度为600℃时,坡缕石颗粒吸附剂中海藻酸钠含量越高,对Cu2+和Pb2+吸附去除率越高;固定制备配比坡缕石:海藻酸钠:水=100:9:77(g:g:ml),坡缕石颗粒吸附剂对Cu2+和Pb2+吸附去除率随着焙烧温度的增加而降低。(3)水质条件对坡缕石颗粒吸附剂吸附Cu2+和Pb2+影响显著,1)增加溶液的初始浓度,结果导致吸附剂对Cu2+和Pb2+的去除率降低,吸附量得到提高;2)增加溶液的p H值,使得吸附剂对Cu2+和Pb2+的吸附量增加;3)升高温度,平衡吸附量不断增加。(4)随着吸附时间的增加,吸附量不断提高,到达一定时间后,吸附量基本保持不变;分别用准一级、准二级以及颗粒内扩散动力学模型对Cu2+和Pb2+的吸附实验进行拟合分析,结果表明坡缕石颗粒吸附剂吸附Cu2+和Pb2+的过程更符合颗粒内扩散模型。(5)根据热力学分析结果,ΔH值均大于零,表明该吸附是吸热过程,这意味着升高温度可以促进坡缕石颗粒吸附剂对Cu2+和Pb2+的吸附;ΔS值均大于零,意味着在常温下该吸附过程是熵增过程。(6)选用Langmuir型、Freundlich型和D-R(Dubini-Radushkevich)模型分别对吸附等温线进行拟合,结果显示坡缕石颗粒吸附剂对两种重金属离子的吸附更符合Langmuir模型。综上所述,选用一定的制备工艺参数,将坡缕石制成颗粒状,解决了粉末状坡缕石分离困难的问题;而且坡缕石颗粒吸附剂对Cu2+和Pb2+仍然具有较好的吸附性能,这对坡缕石颗粒吸附剂的制备,以及它在吸附去除水中重金属方面提供了一定的理论支持。
【关键词】：坡缕石颗粒吸附剂 制备 吸附 Cu2+ Pb2+
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.33
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 引言9
• 1.2 水中重金属常用的处理方法9-10
• 1.3 坡缕石的基本情况10-14
• 1.3.1 坡缕石的简介10
• 1.3.2 坡缕石的化学成分与晶体结构10-11
• 1.3.3 坡缕石的性能11-12
• 1.3.4 坡缕石对重金属离子的吸附机理12
• 1.3.5 坡缕石的改性方法12-14
• 1.4 吸附理论14-18
• 1.4.1 吸附定义及类型14
• 1.4.2 影响吸附的主要因素14-15
• 1.4.3 吸附等温模型15-16
• 1.4.4 吸附动力学16-17
• 1.4.5 吸附热力学17-18
• 1.5 研究目的与内容18-19
• 1.5.1 研究目的与意义18
• 1.5.2 研究的主要内容18-19
• 第二章 实验材料及方法19-23
• 2.1 实验试剂及仪器设备19-20
• 2.1.1 实验试剂19
• 2.1.2 实验仪器与设备19-20
• 2.2 坡缕石颗粒吸附剂的制备20-21
• 2.2.1 坡缕石的提纯20
• 2.2.2 不同配比坡缕石颗粒的制备20
• 2.2.3 不同焙烧温度坡缕石颗粒的制备20-21
• 2.3 吸附实验21
• 2.4 分析方法21-23
• 2.4.1 坡缕石颗粒吸附剂的表征21-22
• 2.4.2 Cu~(2+)和Pb~(2+)的测定22-23
• 第三章 坡缕石颗粒吸附剂制备工艺优化研究23-34
• 3.1 坡缕石颗粒吸附剂表征23-29
• 3.1.1 X射线衍射（XRD）分析23-24
• 3.1.2 BET比表面积分析24-29
• 3.2 配比对吸附效果的影响29-31
• 3.2.1 配比对Cu~(2+)吸附的影响29-30
• 3.2.2 配比对Pb~(2+)吸附的影响30-31
• 3.3 焙烧温度对吸附效果的影响31-33
• 3.3.1 焙烧温度对Cu~(2+)吸附的影响31-32
• 3.3.2 焙烧温度对Pb~(2+)吸附的影响32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 坡缕石颗粒吸附剂对Cu~(2+)的吸附特性研究34-47
• 4.1 水质条件对Cu~(2+)吸附的影响34-36
• 4.1.1 初始浓度的影响34
• 4.1.2 p H的影响34-36
• 4.1.3 温度的影响36
• 4.2 坡缕石颗粒吸附剂对Cu~(2+)的吸附动力学36-41
• 4.3 坡缕石颗粒吸附剂对Cu~(2+)的吸附热力学41-42
• 4.4 坡缕石颗粒吸附剂对Cu~(2+)的吸附等温线42-45
• 4.5 本章小结45-47
• 第五章 坡缕石颗粒吸附剂对Pb~(2+)的吸附特性研究47-60
• 5.1 水质条件对Pb~(2+)吸附的影响47-49
• 5.1.1 初始浓度的影响47
• 5.1.2 p H的影响47-48
• 5.1.3 温度的影响48-49
• 5.2 坡缕石颗粒吸附剂对Pb~(2+)的吸附动力学49-54
• 5.3 坡缕石颗粒吸附剂对Pb~(2+)的吸附热力学54-55
• 5.4 坡缕石颗粒吸附剂对Pb~(2+)的吸附等温线55-58
• 5.5 本章小结58-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 攻读学位期间的研究成果62-63
• 参考文献63-68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘芳;郑艳萍;朱彦荣;李天敏;权文;马继昱;;改性凹凸棒对柴油的脱色研究[J];化工技术与开发;2015年05期

2 邓景衡;余侃萍;肖国光;谢建国;;吸附法处理重金属废水研究进展[J];工业水处理;2014年11期

3 何帅明;莫立焕;徐峻;王聪聪;鲁礼成;李军;;热改性凹凸棒土在桉木制浆废水深度处理的应用[J];中国造纸;2014年10期

4 李静;崔爱军;李守青;姚超;何明阳;陈群;;纳米二氧化钛复合凹土催化剂的制备和催化聚酯反应[J];精细化工;2012年12期

5 王艺洁;任s，

本文编号：663668