磁性膨润土对重金属的去除和再生性能的研究

发布时间：2017-04-14 18:13

  本文关键词：磁性膨润土对重金属的去除和再生性能的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会经济的发展、城市工业化和现代化进程的加快,带来的环境污染问题日益严重,其中水体中的重金属污染问题凸显。使得大量的水体中的金属离子严重超标,这直接危害着我们取水源头的水质质量。重金属污染是指由重金属或其化合物造成的环境污染。因此,迫切需要研究开发一种新型的除污染新工艺功能材料。本课题选取钠基膨润土为原材料,FeCl2·4H2O和FeCl3·6H2O作为磁化剂,采用化学共沉淀方法制备磁性膨润土(以下简称“磁性膨润土”)。以对污染水中Cu2+和Zn2+的去除效果为评价指标,制备用于去除污染水体中的Cu2+和Zn2+的新型水处理剂。并对磁性膨润土的制备条件进行优化分析；对磁化前后的膨润土的表面形态和内部结构进行表征对比分析,初步探讨其改性机理；且考察各反应条件对磁性膨润土去除污染水中Cu2+和Zn2+去除效果的影响,探讨其机理。磁性膨润土制备实验的结果显示,去除污染水中初始浓度为20mg/L的Cu2+和25mg/L的Zn2+,其中Fe3+和Fe2+不同的摩尔比(n)、土与铁混合物的质量比(Fe/S)、晶化时间(t)、反应温度(T)。最佳制备工艺的条件为：n=2, T=80℃, t=2h, Fe/S=2。对磁化前后的膨润土进行了X-射线能谱(EDS)、磁滞曲线、电镜扫描(SEM)、红外线光谱(FT-IR)、X-射线衍射(XRD)等手段的表征,结果显示：膨润土经磁化后,表面特性发生明显变化,磁性膨润土中的磁化物质已与膨润土层间结合,形成了氧化铁/膨润土共价键；磁性膨润土的层间距由1.280 nm增大至1.654 nm。考察了各反应条件对去除污染水中Cu2+和Zn2+的影响,结果显示：磁性膨润土对Cu2+和Zn2+具有良好的去除效果；去除率随着磁性膨润土投加量的增大而增大,当达到饱和值后,再增加投加量,对Cu2+和Zn2+去除率的影响效果不明显；pH值在7-7.2范围内对Cu2+的去除效果最佳,pH值在6.8～7.5范围内对Zn2+的去除效果最佳；沉淀30 min前,浊度去除率增长比较的显著,随着沉淀的时间增加,浊度去除率趋于平衡；随着反应时间的增大,磁性膨润土对Cu2+和Zn2+的去除率逐渐增大,达到饱和后,再逐渐降低；而随着反应温度的升高,磁性膨润土对Cu2+和Zn2+的去除率增长的幅度不大。进行了磁性膨润土的再生实验,通过超声波、酸再生和碱再生考察了磁性膨润土再生利用的可能性。结果显示：用酸再生和碱再生的方法再生5次后,对Cu2+和Zn2+的去除率可以保证在50%以上,去除效果较好；而超声波的方法相比前二者,再生效果差。
【关键词】：磁性膨润土 重金属 去除率 再生 吸附
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-23
• 1.1 水体重金属污染现状14-15
• 1.2 磁化的原理和特性15-16
• 1.3 国内外研究现状及分析16-20
• 1.3.1 重金属污染水处理研究现状16-17
• 1.3.2 膨润土的研究及应用现状17-19
• 1.3.3 磁性技术在材料制备中的研究现状19-20
• 1.4 课题研究的目的及意义20
• 1.5 课题研究目标与研究内容及技术路线图20-23
• 1.5.1 研究目标20-21
• 1.5.2 研究内容21
• 1.5.3 技术路线图21-23
• 第二章 实验材料和设备及方法23-27
• 2.1 实验材料和设备23-24
• 2.1.1 实验材料23-24
• 2.1.2 实验设备24
• 2.2 实验方案和方法24-27
• 2.2.1 实验方案24-25
• 2.2.2 实验方法25-26
• 2.2.3 指标测定26-27
• 第三章 磁性膨润土的制备27-33
• 3.1 膨润土原土与磁性膨润土的沉降性能和去除性能比较27-29
• 3.1.1 膨润土原土与磁性膨润土的沉降性能27-28
• 3.1.2 膨润土原土与磁性膨润土的去除性能28
• 3.1.3 磁性膨润土在不同PH中的稳定性能28-29
• 3.2 磁性膨润土制备的正交实验29-32
• 3.2.1 磁性膨润土的正交实验因素水平表29-30
• 3.2.2 磁性膨润土的正交实验结果与分析30-32
• 3.3 本章小结32-33
• 第四章 磁性膨润土的结构表征及其磁化机理分析33-39
• 4.1 磁性膨润土的结构表征33-37
• 4.1.1 X-射线能谱(EDS)定量分析33
• 4.1.2 扫描电镜(SEM)分析33-35
• 4.1.3 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析35-36
• 4.1.4 X-射线衍射(XRD)分析36-37
• 4.2 磁性膨润土磁化机理的探讨37
• 4.2.1 膨润土与FeCl_2·4H_2O和FeCl_3·6H_2O磁化剂的反应机理37
• 4.3 本章小结37-39
• 第五章 磁性膨润土去除重金污染水中Cu~(2+)和Zn~(2+)的研究39-48
• 5.1 反应条件对改性膨润土去除重金污染水中Cu~(2+)和Zn~(2+)的性能的影响39-45
• 5.1.1 磁性膨润土的投加量对重金污染水中Cu~(2+)和Zn~(2+)的性能的影响39-40
• 5.1.2 反应时间对重金污染水中Cu~(2+)和Zn~(2+)的性能的影响40-41
• 5.1.3 不同浓度的Cu~(2+)和Zn~(2+)对重金污染水中Cu~(2+)和Zn~(2+)的性能的影响41
• 5.1.4 pH值对重金污染水中Cu~(2+)和Zn~(2+)的性能的影响41-43
• 5.1.5 阳离子强度对重金污染水中Cu~(2+)和Zn~(2+)的性能的影响43-44
• 5.1.6 反应温度对重金污染水中Cu~(2+)和Zn~(2+)的性能的影u向44-45
• 5.2 磁性膨润土去除机理的探讨45-46
• 5.3 本章小结46-48
• 第六章 磁性膨润土的再生和循环利用研究48-53
• 6.1 磁性膨润土不同再生方法48-51
• 6.1.1 超声波再生磁性膨润土48-49
• 6.1.2 高氯酸再生磁性膨润土49-50
• 6.1.3 氢氧化钠再生磁性膨润土50-51
• 6.1.4 三种再生磁性膨润土方法的比较分析51
• 6.2 磁性膨润土的经济性分析51
• 6.3 本章小结51-53
• 第七章 结论与建议53-55
• 7.1 结论53-54
• 7.2 建议54-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士期间发表的论文60-62
• 致谢62

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本文编号：306555