固废基吸附剂对废水中重金属离子的去除性能研究

发布时间：2018-02-16 18:02

  本文关键词： 改性粉煤灰 复合材料 含氮炭材料 重金属离子 吸附动力学 吸附热力学　出处：《太原理工大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：重金属废水对生态环境和人体健康造成严重危害,其中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)是毒性相对较高的重金属污染物。吸附法工艺简单,广泛应用于重金属废水的深度处理,其关键是低成本高效吸附剂的研发。粉煤灰和煤矸石是主要的工业固体废弃物,长期堆存不仅占用大量土地,而且严重污染环境。以粉煤灰和煤矸石为原料制备吸附剂处理重金属废水,既可以实现固废的资源化利用,又可以为重金属废水处理提供一种低成本的高效吸附剂,是一条可持续发展的循环经济路线。本论文主要研究了NaOH改性粉煤灰、煤矸石基活性炭、活性炭-沸石复合材料和含氮多孔炭材料对废水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)吸附性能,详细考察了吸附条件对其去除效果的影响,确定了处理含Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)废水的最佳工艺条件,并对其吸附动力学和吸附热力学特性以及吸附机理进行了探讨。主要研究成果如下：1.粉煤灰通过NaOH处理制备了改性粉煤灰,研究了溶液pH值、改性粉煤灰投加量、Pb(Ⅱ)初始浓度和吸附时间对废水中Pb(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明,改性粉煤灰对Pb(Ⅱ)的去除性能明显优于粉煤灰。在25℃,pH值为4.5,改性粉煤灰投加量10 g/L,吸附30 min时,对初始浓度为50mg/L～200 mg/L的Pb(Ⅱ)去除率均可达99%以上。改性粉煤灰对Pb(Ⅱ)的吸附过程符合Langmuir吸附等温方程和准二级反应动力学特征,且是自发的吸热过程,高温有利于吸附过程的自发进行。2.以煤矸石、沥青和自炭黑为原料制备了煤矸石基活性炭(GBAC)吸附剂,研究了该材料对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。研究表明在pH值为2.0,投加量为10g/L,吸附剂粒径为60目,吸附时间为20 h,温度为25℃时,GBAC对100 mg/L的Cr(Ⅵ)的去除率为100%。GBAC对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich吸附等温模型和准二级动力学模型。热力学研究表明GBAC对Cr(Ⅵ)的吸附是自发的吸热过程。3.以煤矸石为主要原料,制备了活性炭-沸石复合材料(AC/X),以三聚氰胺为主要氮源,制备了含氮多孔炭材料(MF)。研究两种材料对Pb(Ⅱ)的吸附性能,以及吸附动力学和吸附热力学特性。结果表明,AC/X和MF对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附能力,最大吸附量分别为248.12 mg/g和230.30mg/g。等温吸附研究表明AC/X和MF对Pb(Ⅱ)的吸附都更符合Langmuir模型。动力学研究表明AC/X和MF对Pb(Ⅱ)的吸附都可以用准二级动力学方程来描述。热力学分析表明AC/X和MF对Pb(Ⅱ)的吸附都是自发的吸热反应。通过zeta电位和N2吸附表征研究吸附机理,结果表明AC/X和MF对Pb(Ⅱ)的吸附主要跟吸附剂表面的电荷有关。
[Abstract]:Heavy metal wastewater is a serious hazard to the ecological environment and human health, among which Pb (鈪，

本文编号：1516112