氧化铁/活性炭复合材料的制备及去除水中有机物和砷的研究
发布时间：2021-05-13 21:53
本文以活性炭、氧化铁为原料,制成多种氧化铁/活性炭复合吸附材料,通过对制备工艺、结构表征及其水中有机物和砷的吸附研究,获得了不同吸附剂吸附水中有机物和砷的吸附性能数据,为控制和去除水中污染物提供理论依据。通过X射线衍射（XRD）、氮气吸附、环境扫描电子显微镜（SEM）、光电子能谱仪（XPS）等分析手段,对煤质活性炭、木质活性炭和自制的氧化铁微晶进行表观特征和物化性能研究。采用静态和动态吸附实验,用这三种吸附剂去除水中有机物甲酸、甲醛和丙酮,获得了吸附动力学特征,为活性炭的改性和复合材料的制备提供理论基础。用煤质活性炭AC1和木质活性炭AC2与本实验自制的氧化铁合成氧化铁/活性炭（FeO/AC）复合吸附材料。通过物化方法对其进行表征分析。通过吸附水中有机物的动态和静态实验表明用活性炭AC1制成的复合吸附材料比用木质活性炭AC2制成的复合材料的吸附性能好。把活性炭AC1分别用NaOH、HNO3和氨水进行浸渍处理后,提高了活性炭的表面含氧量并改变了其孔结构。发现活性炭AC1经过氧化处理后对水中有机物的吸附显示不同的特征。用氧化后的活性炭与本实验自制的氧化铁合成FeO/A...
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 概述
1.1 水中有机化合物及水中砷的危害及吸附去除
1.1.1 水中存在有机化合物的危害
1.1.2 水中砷对人体毒性
1.1.3 水中有机化合物和水中砷的来源
1.1.4 目前去除水中有机污染物和水中砷的方法
1.2 活性炭材料表征、化学改性和吸附特性
1.2.1 活性炭技术在国内外发展现状
1.2.2 活性炭基本结构和孔结构
1.2.3 活性炭材料的物理、表面化学性质
1.2.4 活性炭的化学改性
1.2.5 活性炭的吸附性能
1.2.6 活性炭对水中有机物和水中砷的吸附能力
1.3 磁性氧化铁、非晶氧化铁材料的吸附性
1.3.1 氧化铁吸附去除水中污染物
1.3.2 氧化铁吸附去除水中砷
1.4 吸附理论
1.4.1 吸附概念和吸附等温线
1.4.2 吸附速度—吸附动力学
1.4.3 影响吸附的因素
1.5 国内外氧化铁/活性炭吸附水中有机物和水中砷的研究现状
1.6 选题的意义和实验内容
第二章 活性炭的结构表征及吸附水中有机化合物
2.1 前言
2.2 实验方法
2.2.1 样品
2.2.2 实验设备与仪器
2.2.3 活性炭的吸附实验
2.3 结果与讨论
2.3.1 XRD 分析
2.3.2 氮气吸附和比表面积分析
2.3.3 X 射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.4 环境扫描电镜分析
2.3.5 活性炭静态等温吸附
2.3.6 活性炭动态吸附
2.4 本章小结
第三章 氧化铁的制备及吸附水中有机化合物
3.1 前言
3.2 实验过程
3.2.1 主要材料及药品
3.2.2 实验步骤
3.3 实验结果和讨论
3.3.1 x 射线衍射分析
3.3.2 XPS 射线衍射分析
3.3.3 样品的比表面
3.3.4 环境扫描电镜分析
3.3.5 水中有机化合物在磁性氧化铁上的吸附
3.4 本章小结
第四章 磁性氧化铁/活性炭(FeO/AC)的制备及对水中有机化合物的吸附
4.1 前言
4.2 实验过程
4.2.1 主要材料及药品
4.2.2 实验步骤
4.3 实验结果和讨论
4.3.1 x 射线衍射分析
4.3.2 pH 值对磁强度和氧化铁含量的影响
4.3.3 环境扫描电镜分析
4.3.4 碘值的吸附等温平衡线
4.3.5 FeO/AC 复合材料静态等温吸附
4.3.6 FeO/AC 复合材料动态吸附
4.3.7 氧化铁/活性炭复合材料吸附去除有机物的机理
4.4 本章小结
第五章 活性炭改性后制备的 FeO/AC 复合材料及对水中有机化合物的吸附
5.1 前言
5.2 实验过程
5.2.1 主要材料及药品
5.2.2 材料制备
5.3 实验结果和讨论
5.3.1 样品的 XRD 分析
5.3.2 X 射线光电子能谱分析(XPS)
5.3.3 BET 孔隙率分析
5.3.4 环境扫描电镜分析
5.3.5 复合材料动态吸附
5.3.6 复合吸附材料去除有机物的机理
5.4 本章小结
第六章 复合吸附剂在固定床上对单组分有机化合物的吸附模拟
6.1 前言
6.2 活性炭固定床吸附过程数学模拟
6.2.1 活性炭固定床吸附数学模型
6.2.2 Freundlich 吸附等温方程
6.2.3 活性炭固定床吸附模型的求解
6.2.4 用正交配置法转化微分方程组
6.3 结果和讨论
6.3.1 扩散系数和液膜传质系数的确定
6.3.2 活性炭AC1 吸附水中有机化合物的模拟
6.3.3 复合吸附材料吸附水中有机化合物的模拟
6.3.4 Fe_2(C_2O_4)/AC600 复合吸附材料吸附水中有机化合物的模拟
6.4 本章小结
第七章 氧化铁/活性炭复合材料吸附去除水中砷
7.1 前言
7.2 实验方法
7.2.1 试剂及仪器
7.2.2 实验步骤
7.3 实验结果和讨论
7.3.1 复合吸附材料物化性能分析
7.3.2 静态吸附分析
7.3.3 去除水中砷的吸附机理
7.4 本章小结
第八章 结论
参考文献
在学期间发表论文和参加科研情况
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体工业废水中除砷的研究[J]. 韩利军,崔育倩,骆德馨,余季金,马玉新. 青岛大学学报(工程技术版). 2004(01)
[2]铁和铝氧化物涂层砂的过滤与吸附性能评价[J]. 高乃云,李富生,汤浅晶,徐迪民,范瑾初,严煦世. 环境污染与防治. 2004(01)
[3]Ag+及其配合物在活性炭上吸附行为研究[J]. 刘文宏,范必威,周崇松. 离子交换与吸附. 2003(06)
[4]涂铁石英砂的制备及其对砷的吸附[J]. 黄自力,胡岳华,徐競. 污染防治技术. 2003(04)
[5]磁性吸附材料CuFe2O4吸附砷的性能[J]. 武荣成,曲久辉,吴成强. 环境科学. 2003(05)
[6]地下水用含铁锰矿石除砷[J]. 丁亮. 中国卫生工程学. 2003(03)
[7]载铜活性炭催化氧化深度降解石油污水中的COD[J]. 刘春英,袁存光,张超. 环境污染与防治. 2002(02)
[8]磁性椰壳活性炭的合成研究[J]. 刘守新,孙承林. 新型炭材料. 2002(01)
[9]负载含银介孔分子筛活性碳纤维的制备与性能[J]. 王玉林,万怡灶,李来风,董向红,成国祥. 材料研究学报. 2002(01)
[10]天然磁铁矿处理含Hg（Ⅱ）废水实验研究[J]. 赵谨,鲁安怀,姜浩,陈洁,郑德圣,侯华丹. 岩石矿物学杂志. 2001(04)
本文编号：3184769
【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章 概述
1.1 水中有机化合物及水中砷的危害及吸附去除
1.1.1 水中存在有机化合物的危害
1.1.2 水中砷对人体毒性
1.1.3 水中有机化合物和水中砷的来源
1.1.4 目前去除水中有机污染物和水中砷的方法
1.2 活性炭材料表征、化学改性和吸附特性
1.2.1 活性炭技术在国内外发展现状
1.2.2 活性炭基本结构和孔结构
1.2.3 活性炭材料的物理、表面化学性质
1.2.4 活性炭的化学改性
1.2.5 活性炭的吸附性能
1.2.6 活性炭对水中有机物和水中砷的吸附能力
1.3 磁性氧化铁、非晶氧化铁材料的吸附性
1.3.1 氧化铁吸附去除水中污染物
1.3.2 氧化铁吸附去除水中砷
1.4 吸附理论
1.4.1 吸附概念和吸附等温线
1.4.2 吸附速度—吸附动力学
1.4.3 影响吸附的因素
1.5 国内外氧化铁/活性炭吸附水中有机物和水中砷的研究现状
1.6 选题的意义和实验内容
第二章 活性炭的结构表征及吸附水中有机化合物
2.1 前言
2.2 实验方法
2.2.1 样品
2.2.2 实验设备与仪器
2.2.3 活性炭的吸附实验
2.3 结果与讨论
2.3.1 XRD 分析
2.3.2 氮气吸附和比表面积分析
2.3.3 X 射线光电子能谱分析(XPS)
2.3.4 环境扫描电镜分析
2.3.5 活性炭静态等温吸附
2.3.6 活性炭动态吸附
2.4 本章小结
第三章 氧化铁的制备及吸附水中有机化合物
3.1 前言
3.2 实验过程
3.2.1 主要材料及药品
3.2.2 实验步骤
3.3 实验结果和讨论
3.3.1 x 射线衍射分析
3.3.2 XPS 射线衍射分析
3.3.3 样品的比表面
3.3.4 环境扫描电镜分析
3.3.5 水中有机化合物在磁性氧化铁上的吸附
3.4 本章小结
第四章 磁性氧化铁/活性炭(FeO/AC)的制备及对水中有机化合物的吸附
4.1 前言
4.2 实验过程
4.2.1 主要材料及药品
4.2.2 实验步骤
4.3 实验结果和讨论
4.3.1 x 射线衍射分析
4.3.2 pH 值对磁强度和氧化铁含量的影响
4.3.3 环境扫描电镜分析
4.3.4 碘值的吸附等温平衡线
4.3.5 FeO/AC 复合材料静态等温吸附
4.3.6 FeO/AC 复合材料动态吸附
4.3.7 氧化铁/活性炭复合材料吸附去除有机物的机理
4.4 本章小结
第五章 活性炭改性后制备的 FeO/AC 复合材料及对水中有机化合物的吸附
5.1 前言
5.2 实验过程
5.2.1 主要材料及药品
5.2.2 材料制备
5.3 实验结果和讨论
5.3.1 样品的 XRD 分析
5.3.2 X 射线光电子能谱分析(XPS)
5.3.3 BET 孔隙率分析
5.3.4 环境扫描电镜分析
5.3.5 复合材料动态吸附
5.3.6 复合吸附材料去除有机物的机理
5.4 本章小结
第六章 复合吸附剂在固定床上对单组分有机化合物的吸附模拟
6.1 前言
6.2 活性炭固定床吸附过程数学模拟
6.2.1 活性炭固定床吸附数学模型
6.2.2 Freundlich 吸附等温方程
6.2.3 活性炭固定床吸附模型的求解
6.2.4 用正交配置法转化微分方程组
6.3 结果和讨论
6.3.1 扩散系数和液膜传质系数的确定
6.3.2 活性炭AC1 吸附水中有机化合物的模拟
6.3.3 复合吸附材料吸附水中有机化合物的模拟
6.3.4 Fe_2(C_2O_4)/AC600 复合吸附材料吸附水中有机化合物的模拟
6.4 本章小结
第七章 氧化铁/活性炭复合材料吸附去除水中砷
7.1 前言
7.2 实验方法
7.2.1 试剂及仪器
7.2.2 实验步骤
7.3 实验结果和讨论
7.3.1 复合吸附材料物化性能分析
7.3.2 静态吸附分析
7.3.3 去除水中砷的吸附机理
7.4 本章小结
第八章 结论
参考文献
在学期间发表论文和参加科研情况
附录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]半导体工业废水中除砷的研究[J]. 韩利军,崔育倩,骆德馨,余季金,马玉新. 青岛大学学报(工程技术版). 2004(01)
[2]铁和铝氧化物涂层砂的过滤与吸附性能评价[J]. 高乃云,李富生,汤浅晶,徐迪民,范瑾初,严煦世. 环境污染与防治. 2004(01)
[3]Ag+及其配合物在活性炭上吸附行为研究[J]. 刘文宏,范必威,周崇松. 离子交换与吸附. 2003(06)
[4]涂铁石英砂的制备及其对砷的吸附[J]. 黄自力,胡岳华,徐競. 污染防治技术. 2003(04)
[5]磁性吸附材料CuFe2O4吸附砷的性能[J]. 武荣成,曲久辉,吴成强. 环境科学. 2003(05)
[6]地下水用含铁锰矿石除砷[J]. 丁亮. 中国卫生工程学. 2003(03)
[7]载铜活性炭催化氧化深度降解石油污水中的COD[J]. 刘春英,袁存光,张超. 环境污染与防治. 2002(02)
[8]磁性椰壳活性炭的合成研究[J]. 刘守新,孙承林. 新型炭材料. 2002(01)
[9]负载含银介孔分子筛活性碳纤维的制备与性能[J]. 王玉林,万怡灶,李来风,董向红,成国祥. 材料研究学报. 2002(01)
[10]天然磁铁矿处理含Hg（Ⅱ）废水实验研究[J]. 赵谨,鲁安怀,姜浩,陈洁,郑德圣,侯华丹. 岩石矿物学杂志. 2001(04)
本文编号：3184769
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