含铁/锰废泥水热合成吸附剂去除水中重金属离子和四环素的研究
发布时间：2021-08-07 15:58
含铁锰废泥广泛产生于冶炼和水处理行业,通常作为废弃物进行安全卫生填埋。资源化利用含铁锰废泥制备吸附剂,不仅能够节约处置费用和填埋土地,而且能够应用于废水处理,达到以废治废的目的。本文采用简便水热法,将3种废泥（赤泥、地下水厂铁泥和锰泥）转变成磁性吸附剂、聚硫铁吸附剂和硫锰吸附剂,应用于去除水中典型重金属离子Zn2+和水中典型抗生素四环素,重点研究废泥中含铁矿物和杂质硅铝矿物的相变原理与作用机制,主要内容如下:赤泥是典型含铁废弃物,其主要矿物包括钙铁榴石,白云母,赤铁矿和钙霞石。这里,利用抗坏血酸为还原剂,通过水热还原法将赤泥转化为磁性吸附剂。结果显示,赤泥中主要含铁矿物为钙铁榴石,其在水热条件下与抗坏血酸反应,表面发生还原溶解行为,进而重结晶生成磁铁矿和钙钛榴石。水热温度明显促进了赤泥的溶解,在高温下产物中磁铁矿的晶粒尺寸明显增大。当水热温度达到200℃时,制备的磁性吸附剂P-200的饱和磁化强度为4.1 Am2/kg,具有良好的磁响应,可在水中快速地被磁分离。其对水中Zn2+具有良好的吸附效果,最大吸附量为89.6 m...
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁泥转化为磁性吸附剂的工艺路线
24和（图2.4（步骤3））[103,104]。2Fe+HA→2Fe+DHA（2-8）Fe+2OH→Fe(OH)（2-9）4Fe(OH)+O+2HO→4Fe(OH)（2-10）Fe(OH)+2Fe(OH)→FeO+4HO（2-11）生成的Fe2+也参与了钙钛榴石的结晶过程（图2.4（步骤4））。在没有Fe的情况下，释放出的Ca、Si和Al在形成钙霞石时再结晶（图2.4（步骤5））[105]。2.2.1.4样品SEM分析赤泥和制备的吸附剂形貌如图2-5所示。赤泥为无定形团聚体，表面有小颗粒（图2.5A）。P-120的形态与赤泥相似（图2.5B）。当温度达到200℃时，P-200表现出0.2-2μm的细小颗粒（图2.5C），这与赤泥中白云母和钙铁榴石的溶解有关。而当温度升至270℃出现了新的大小为1-4μm的八面体属于反尖晶石Fe3O4[106]，说明高温促进了磁铁矿的晶体生长。图2.5(A)赤泥、(B)P-120、(C)P-200、(D)P-270的SEM图像Fig.2.5Scanningelectronmicroscopy(SEM)imagesof(A)redmud,(B)P-120,(C)P-200,and(D)P-270
37了，出现属于方钠石（图3.1SP240）直径为2μm的球形颗粒（图3.3D）。图3.3（A）污泥，（B）SP80，（C）SP160和（D）SP240的扫描电镜图像Fig.3.3SEMpicturesof(A)thesludge,(B)SP80,(C)SP160and(D)SP240利用X射线光电子能谱仪（XPS）对污泥和SPs中S和Fe进行了分析。由于污泥中不存在S，在污泥的XPS谱图中没有发现明显的S2p3/2峰。投加Na2S·9H2O后，在SP80样品XPS谱图中可观察到结合能为160.5eV、161.7eV、163.5eV和167.8eV的峰，分别对应erdite中(FeS2)nn-链中的S，S2-，聚硫化物和SO42-。分析SP160样品谱图发现erdite结构中S的峰增强，这与SP160中erdite的结晶良好一致（图3.1SP160和图3.3C）。然而，由于在SP240中没有erdite，它在SP240中消失（图3.1SP240）。在Fe2p谱图（图3.4B）中，污泥XPS谱图出现属于水铁矿Fe-O结构中Fe3+的峰，其结合能为710.5eV，而经过水热处理后，在SP80中发现了一个结合能为707.8eV的弱峰，与(FeS2)nn-聚合链结构中的Fe相对应。erdite结构中铁的峰在SP160样品XPS谱图中较为明显，而在SP240中消失。这种现象与水铁矿在160℃时转变为erdite，在240℃时转变为赤铁矿是一致的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑麦草在赤泥堆场复垦潜能的初步评价（英文）[J]. 吕斐,孙宁,孙伟,Sultan Ahmed KHOSO,唐鸿鹄,王丽. Journal of Central South University. 2019(02)
[2]纳米硫化锰在储能装置中的应用[J]. 王相文,徐立强. 当代化工. 2017(08)
[3]Comparison study of phosphorus adsorption on different waste solids:Fly ash,red mud and ferric–alum water treatment residues[J]. Ying Wang,Yange Yu,Haiyan Li,Chanchan Shen. Journal of Environmental Sciences. 2016(12)
[4]矿物学发展现状及我国矿物学前景展望[J]. 秦善,刘金秋,迟振卿. 地质论评. 2016(04)
[5]中国城市污水厂污泥处置现状研究[J]. 张杞蓉,普晓晶. 环境科学与管理. 2015(04)
[6]Mn3O4多面体纳米晶体的制备及其电化学性能（英文）[J]. 杨陆峰,高闯,郑明涛,胡超凡,崔江虎,刘应亮. 无机化学学报. 2013(02)
[7]纳米α-MnS的溶剂热合成及电化学性能研究[J]. 王石泉,江雪娅,郑浩,刘红英,冯传启,李国华. 湖北大学学报(自然科学版). 2011(02)
[8]2种孔径沸石分子筛对水中土霉素的去除研究[J]. 黎园,赵纯,邓慧萍. 环境科学. 2010(04)
[9]溶剂热法合成纳米材料的研究进展[J]. 魏明真. 四川化工. 2007(03)
[10]用硫化锰矿制取硫酸锰的方法[J]. 唐尚文. 无机盐工业. 2006(01)
硕士论文
[1]含铁（Ⅲ）模拟废水的沉淀浮选净化研究[D]. 曹宁.郑州大学 2018
[2]纳米硫化锰的生物制备、性能表征及其形貌调控[D]. 刘欣.北京理工大学 2015
[3]还原法制备纳米金属硫化物[D]. 杨少东.合肥工业大学 2012
[4]溶剂热法合成各种结构硫化锰纳米晶体[D]. 王廷廷.吉林大学 2010
本文编号：3328094
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁泥转化为磁性吸附剂的工艺路线
24和（图2.4（步骤3））[103,104]。2Fe+HA→2Fe+DHA（2-8）Fe+2OH→Fe(OH)（2-9）4Fe(OH)+O+2HO→4Fe(OH)（2-10）Fe(OH)+2Fe(OH)→FeO+4HO（2-11）生成的Fe2+也参与了钙钛榴石的结晶过程（图2.4（步骤4））。在没有Fe的情况下，释放出的Ca、Si和Al在形成钙霞石时再结晶（图2.4（步骤5））[105]。2.2.1.4样品SEM分析赤泥和制备的吸附剂形貌如图2-5所示。赤泥为无定形团聚体，表面有小颗粒（图2.5A）。P-120的形态与赤泥相似（图2.5B）。当温度达到200℃时，P-200表现出0.2-2μm的细小颗粒（图2.5C），这与赤泥中白云母和钙铁榴石的溶解有关。而当温度升至270℃出现了新的大小为1-4μm的八面体属于反尖晶石Fe3O4[106]，说明高温促进了磁铁矿的晶体生长。图2.5(A)赤泥、(B)P-120、(C)P-200、(D)P-270的SEM图像Fig.2.5Scanningelectronmicroscopy(SEM)imagesof(A)redmud,(B)P-120,(C)P-200,and(D)P-270
37了，出现属于方钠石（图3.1SP240）直径为2μm的球形颗粒（图3.3D）。图3.3（A）污泥，（B）SP80，（C）SP160和（D）SP240的扫描电镜图像Fig.3.3SEMpicturesof(A)thesludge,(B)SP80,(C)SP160and(D)SP240利用X射线光电子能谱仪（XPS）对污泥和SPs中S和Fe进行了分析。由于污泥中不存在S，在污泥的XPS谱图中没有发现明显的S2p3/2峰。投加Na2S·9H2O后，在SP80样品XPS谱图中可观察到结合能为160.5eV、161.7eV、163.5eV和167.8eV的峰，分别对应erdite中(FeS2)nn-链中的S，S2-，聚硫化物和SO42-。分析SP160样品谱图发现erdite结构中S的峰增强，这与SP160中erdite的结晶良好一致（图3.1SP160和图3.3C）。然而，由于在SP240中没有erdite，它在SP240中消失（图3.1SP240）。在Fe2p谱图（图3.4B）中，污泥XPS谱图出现属于水铁矿Fe-O结构中Fe3+的峰，其结合能为710.5eV，而经过水热处理后，在SP80中发现了一个结合能为707.8eV的弱峰，与(FeS2)nn-聚合链结构中的Fe相对应。erdite结构中铁的峰在SP160样品XPS谱图中较为明显，而在SP240中消失。这种现象与水铁矿在160℃时转变为erdite，在240℃时转变为赤铁矿是一致的。
【参考文献】：
期刊论文
[1]黑麦草在赤泥堆场复垦潜能的初步评价（英文）[J]. 吕斐,孙宁,孙伟,Sultan Ahmed KHOSO,唐鸿鹄,王丽. Journal of Central South University. 2019(02)
[2]纳米硫化锰在储能装置中的应用[J]. 王相文,徐立强. 当代化工. 2017(08)
[3]Comparison study of phosphorus adsorption on different waste solids:Fly ash,red mud and ferric–alum water treatment residues[J]. Ying Wang,Yange Yu,Haiyan Li,Chanchan Shen. Journal of Environmental Sciences. 2016(12)
[4]矿物学发展现状及我国矿物学前景展望[J]. 秦善,刘金秋,迟振卿. 地质论评. 2016(04)
[5]中国城市污水厂污泥处置现状研究[J]. 张杞蓉,普晓晶. 环境科学与管理. 2015(04)
[6]Mn3O4多面体纳米晶体的制备及其电化学性能（英文）[J]. 杨陆峰,高闯,郑明涛,胡超凡,崔江虎,刘应亮. 无机化学学报. 2013(02)
[7]纳米α-MnS的溶剂热合成及电化学性能研究[J]. 王石泉,江雪娅,郑浩,刘红英,冯传启,李国华. 湖北大学学报(自然科学版). 2011(02)
[8]2种孔径沸石分子筛对水中土霉素的去除研究[J]. 黎园,赵纯,邓慧萍. 环境科学. 2010(04)
[9]溶剂热法合成纳米材料的研究进展[J]. 魏明真. 四川化工. 2007(03)
[10]用硫化锰矿制取硫酸锰的方法[J]. 唐尚文. 无机盐工业. 2006(01)
硕士论文
[1]含铁（Ⅲ）模拟废水的沉淀浮选净化研究[D]. 曹宁.郑州大学 2018
[2]纳米硫化锰的生物制备、性能表征及其形貌调控[D]. 刘欣.北京理工大学 2015
[3]还原法制备纳米金属硫化物[D]. 杨少东.合肥工业大学 2012
[4]溶剂热法合成各种结构硫化锰纳米晶体[D]. 王廷廷.吉林大学 2010
本文编号：3328094
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3328094.html
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