基于铬鞣废水深度处理的Zr-MMT制备及吸附机制研究
发布时间：2021-06-16 17:21
电子电镀、矿冶、制革行业是我国水体重金属污染重点防控行业,由于制革含铬废水具有高有机物、高盐度、存在着多聚体络合、多离子形态分布的特点,与其他工业重金属废水存在显著区别。化学沉淀配合吸附、离子交换、膜分离是重金属废水处理的通用技术。常规化学沉淀法远不能满足我国对含铬废水持续提标减排的需求,而一般吸附剂受选择性和稳定性的限制,难以低成本用于制革废水中铬的深度处理。研究适应制革废水中铬深度处理的高选择性、高稳定性的吸附材料,成为制革行业的迫切需求。本论文以制革含铬废水碱沉淀后富含有机物的低浓度铬液为对象,探索了制革加工过程中不同来源有机物、中性盐离子与溶液中Cr（Ⅲ）的作用机制及沉淀行为。借鉴多金属鞣制化学机制,研究了Zr、Al、Ti金属氧化物对Cr（Ⅲ）的吸附选择性问题;筛选出了具有高效选择性的Zr和Zr-Al复合氧化物作为铬的吸附剂;并针对这类吸附剂酸碱不稳定、粉体易流失的问题,将其与钠基纳米蒙脱土（MMT）复合并采用凝胶注模法制备了金属氧化物/MMT成型材料。研究主要工作如下:（1）针对制革加工特点识别主要有机物（OM）,制得OM与Cr（Ⅲ）和Al、Zr、Cr异核配聚体的络合物。采用...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 文献综述
1.1 序言
1.2 制革工业重金属废水特征及防控现状
1.2.1 制革工业重金属废水来源及其特征
1.2.2 制革工业重金属防控现状
1.2.3 制革重金属废水排放标准及应对技术分析
1.3 重金属吸附材料及吸附机制研究进展
1.3.1 纳米金属氧化物吸附剂
1.3.2 多孔载体纳米金属氧化物吸附剂
1.4 课题的提出
2 有机物(OM)对Cr(Ⅲ)碱沉淀影响研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 主要试剂与仪器
2.2.2 OM-Cr的制备
2.2.3 OM-Cr碱稳定性实验
2.2.4 不同摩尔比的CA-Cr络合液碱稳定性实验
2.2.5 去除率的计算
2.2.6 表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 OM-Cr溶液中Cr(Ⅲ)的稳定研究
2.3.2 Cr、FA-Cr、CA-Cr和GELA-Cr的表征
2.4 小结
3 OM与Cr(Ⅲ)异核配聚体碱沉淀性质研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 主要试剂与仪器
3.2.2 Al(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)对Cr(Ⅲ)碱稳定性实验
3.2.3 Al和Zr氢氧化物对Cr(Ⅲ)稳定性实验
3.2.4 Al(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)、OM对Cr(Ⅲ)碱稳定性实验
3.2.5 单位吸附量和去除率的计算
3.2.6 表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 OM与Al(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)、Cr(Ⅲ)异核配聚体碱稳定性研究
3.3.2 Al和Zr氢氧化物对Cr(Ⅲ)稳定性研究
3.3.3 Al(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)、Cr(Ⅲ)与OM体系的表征
3.4 小结
4 金属氧化物基Cr(Ⅲ)吸附材料的制备及应用研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 主要试剂与仪器
4.2.2 DMO-M复合吸附剂的制备
4.2.3 DMO-M对CA-Cr溶液中Cr(Ⅲ)的吸附实验
4.2.4 ZAT-M复合吸附剂的制备
4.2.5 ZAT-M对CA-Cr溶液中Cr(Ⅲ)的吸附实验
4.2.6 Al_2O_3-ZrO_2双氧化物的制备
4.2.7 Al_2O_3-ZrO_2 /MMT复合吸附剂的制备
4.2.8 Al_2O_3-ZrO_2 /MMT吸附溶液水中Cr(Ⅲ)的研究
4.2.9 Al_2O_3-ZrO_2 /MMT的吸附动力学
4.2.10 Al_2O_3-ZrO_2 /MMT的吸附等温线
4.2.11 吸附量和去除率的计算
4.2.12 表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 DMO-M制备温度的确定
4.3.2 DMO-M的吸附性能
4.3.3 DMO-M表征
4.3.4 ZAT-M制备温度的确定
4.3.5 ZAT-M的吸附性能
4.3.6 ZAT-M的XRD表征
4.3.7 ZAT-M的SEM-EDS表征
4.3.8 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的吸附性能
4.3.9 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的BET表征
4.3.10 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的TEM表征
4.3.11 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的XRD表征
4.3.12 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的SEM-EDS表征
4.3.13 Al_2O_3-ZrO_2/MMT对Cr(Ⅲ)的吸附动力学特征
4.3.14 Al_2O_3-ZrO_2/MMT对Cr(Ⅲ)的吸附等温线
4.4 小结
5 Zr-MMT吸附材料的制备及应用研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 主要试剂与仪器
5.2.2 Zr-MMT吸附材料的合成路线
5.2.3 吸附量和去除率的计算
5.2.4 Zr-MMT制备的单因素实验
5.2.5 Zr-MMT吸附实验
5.2.6 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)吸附动力学
5.2.7 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)吸附等温线
5.2.8 表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 Zr-MMT吸附剂制备工艺研究
5.3.2 Zr-MMT纳米复合材料吸附Cr(Ⅲ)实验
5.3.3 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)的吸附动力学
5.3.4 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)的吸附等温线
5.3.5 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)的吸附热力学
5.3.6 Zr-MMT材料的表征
5.4 小结
6 MMT基多孔吸附材料凝胶注模成型研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 主要试剂与仪器
6.2.2 P-Mt成型材料的制备
6.2.3 P-ZMt成型材料的制备
6.2.4 P-ZMt吸附实验
6.2.5 P-ZMt吸附动力学
6.2.6 P-ZMt吸附等温线
6.2.7 P-ZMt脱附再生实验
6.2.8 P-ZMt中Zr离子稳定性实验
6.2.9 表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 成型体干坯体结构分析
6.3.2 P-Mt的SEM分析
6.3.3 P-Mt材料吸附性能研究
6.3.4 P-ZMt成型体的SEM和BET表征
6.3.5 P-ZMt吸附性能研究
6.3.6 P-ZMt对Cr(Ⅲ)的吸附动力学
6.3.7 P-ZMt对Cr(Ⅲ)的吸附等温线
6.3.8 P-ZMt对Cr(Ⅲ)的吸附热力学
6.3.9 P-ZMt对Cr(Ⅲ)的吸附机理
6.3.10 P-ZMt吸附Cr(Ⅲ)过程模型
6.3.11 P-ZMt中Zr离子稳定性
6.3.12 P-ZMt脱附再生
6.4 小结
7 结论
参考文献
本研究的创新之处
后续研究工作展望
致谢
攻读博士期间发表的学术论文目录
附录A：标准备案证书
附录B：标准说明
【参考文献】：
期刊论文
[1]Equilibrium, thermodynamic, and kinetic of Cr（VI） adsorption using a modified and unmodified bentonite clay[J]. D.J.L. Guerra,I. Mello,L.R. Freitas,R. Resende,R.A.R. Silva. International Journal of Mining Science and Technology. 2014(04)
[2]Cr（VI） removal from aqueous solution with bamboo charcoal chemically modified by iron and cobalt with the assistance of microwave[J]. Wei Wang,Xuejiang Wang,Xin Wang,Lianzhen Yang,Zhen Wu,Siqing Xia,Jianfu Zhao. Journal of Environmental Sciences. 2013(09)
[3]Laminar Mesoporous Structure of Modified Montmorillonite Clays and Its Formation Mechanism[J]. 张颖,陈爱平. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2012(02)
[4]蒙脱土的高温相变及微观结构表征[J]. 翟传鑫,李炎,马向东,魏世忠,徐流杰. 河南科技大学学报(自然科学版). 2012(01)
[5]柠檬酸的热解特性[J]. 周顺,徐迎波,王程辉,田振峰. 烟草科技. 2011(09)
[6]蒙脱土对水溶性聚合物基蒙脱土纳米复合材料性能的影响[J]. 高党鸽,马建中,高丹丹,吕斌. 中国皮革. 2010(21)
[7]螯合剂EDTA简介[J]. 程艳,高静,徐红纳,田语林. 化学教育. 2009(05)
[8]ATP/ZnO纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝吸附性能的影响[J]. 姚超,刘敏,李为民,陈志刚,陆路德,陈天虎. 非金属矿. 2009(03)
[9]电气石/H2O2体系对Cu（Ⅱ）–乙二胺四乙酸废水的降解及反应机理[J]. 姚志通,陆甜,李海晏,夏枚生,张路,叶瑛,张维睿. 硅酸盐学报. 2009(04)
[10]PMAA/MMT纳米复合鞣剂制备影响因素的探讨[J]. 鲍艳,马建中,鄂涛,杨南. 中国皮革. 2009(01)
博士论文
[1]锆改性凹凸棒石及锆/铝/铈体系复合除氟材料的制备及其除氟性能研究[D]. 贺志丽.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]蒙脱土组份与孔结构的可控改性及其负载的Ni基催化剂CO甲烷化反应性能研究[D]. 温都日玛.内蒙古大学 2013
[2]纳米铝热剂的制备及其表征[D]. 李兆娜.西北大学 2009
[3]稀土有机配合物及其杂化材料的光学和热稳定性研究[D]. 张兰芬.上海师范大学 2008
[4]过渡金属氧化物催化剂催化甲醛降解性能研究[D]. 王芳.扬州大学 2007
[5]硅胶负载氧化锆吸附剂的制备及吸附除氟研究[D]. 李玲玲.郑州大学 2006
[6]聚合物金属铬络合物皮革鞣剂及其制备方法[D]. 谷翠萍.安徽大学 2005
本文编号：3233478
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：182 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
1 文献综述
1.1 序言
1.2 制革工业重金属废水特征及防控现状
1.2.1 制革工业重金属废水来源及其特征
1.2.2 制革工业重金属防控现状
1.2.3 制革重金属废水排放标准及应对技术分析
1.3 重金属吸附材料及吸附机制研究进展
1.3.1 纳米金属氧化物吸附剂
1.3.2 多孔载体纳米金属氧化物吸附剂
1.4 课题的提出
2 有机物(OM)对Cr(Ⅲ)碱沉淀影响研究
2.1 前言
2.2 实验部分
2.2.1 主要试剂与仪器
2.2.2 OM-Cr的制备
2.2.3 OM-Cr碱稳定性实验
2.2.4 不同摩尔比的CA-Cr络合液碱稳定性实验
2.2.5 去除率的计算
2.2.6 表征
2.3 结果与讨论
2.3.1 OM-Cr溶液中Cr(Ⅲ)的稳定研究
2.3.2 Cr、FA-Cr、CA-Cr和GELA-Cr的表征
2.4 小结
3 OM与Cr(Ⅲ)异核配聚体碱沉淀性质研究
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 主要试剂与仪器
3.2.2 Al(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)对Cr(Ⅲ)碱稳定性实验
3.2.3 Al和Zr氢氧化物对Cr(Ⅲ)稳定性实验
3.2.4 Al(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)、OM对Cr(Ⅲ)碱稳定性实验
3.2.5 单位吸附量和去除率的计算
3.2.6 表征
3.3 结果与讨论
3.3.1 OM与Al(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)、Cr(Ⅲ)异核配聚体碱稳定性研究
3.3.2 Al和Zr氢氧化物对Cr(Ⅲ)稳定性研究
3.3.3 Al(Ⅲ)、Zr(Ⅳ)、Cr(Ⅲ)与OM体系的表征
3.4 小结
4 金属氧化物基Cr(Ⅲ)吸附材料的制备及应用研究
4.1 前言
4.2 实验部分
4.2.1 主要试剂与仪器
4.2.2 DMO-M复合吸附剂的制备
4.2.3 DMO-M对CA-Cr溶液中Cr(Ⅲ)的吸附实验
4.2.4 ZAT-M复合吸附剂的制备
4.2.5 ZAT-M对CA-Cr溶液中Cr(Ⅲ)的吸附实验
4.2.6 Al_2O_3-ZrO_2双氧化物的制备
4.2.7 Al_2O_3-ZrO_2 /MMT复合吸附剂的制备
4.2.8 Al_2O_3-ZrO_2 /MMT吸附溶液水中Cr(Ⅲ)的研究
4.2.9 Al_2O_3-ZrO_2 /MMT的吸附动力学
4.2.10 Al_2O_3-ZrO_2 /MMT的吸附等温线
4.2.11 吸附量和去除率的计算
4.2.12 表征
4.3 结果与讨论
4.3.1 DMO-M制备温度的确定
4.3.2 DMO-M的吸附性能
4.3.3 DMO-M表征
4.3.4 ZAT-M制备温度的确定
4.3.5 ZAT-M的吸附性能
4.3.6 ZAT-M的XRD表征
4.3.7 ZAT-M的SEM-EDS表征
4.3.8 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的吸附性能
4.3.9 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的BET表征
4.3.10 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的TEM表征
4.3.11 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的XRD表征
4.3.12 Al_2O_3-ZrO_2/MMT的SEM-EDS表征
4.3.13 Al_2O_3-ZrO_2/MMT对Cr(Ⅲ)的吸附动力学特征
4.3.14 Al_2O_3-ZrO_2/MMT对Cr(Ⅲ)的吸附等温线
4.4 小结
5 Zr-MMT吸附材料的制备及应用研究
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 主要试剂与仪器
5.2.2 Zr-MMT吸附材料的合成路线
5.2.3 吸附量和去除率的计算
5.2.4 Zr-MMT制备的单因素实验
5.2.5 Zr-MMT吸附实验
5.2.6 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)吸附动力学
5.2.7 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)吸附等温线
5.2.8 表征
5.3 结果与讨论
5.3.1 Zr-MMT吸附剂制备工艺研究
5.3.2 Zr-MMT纳米复合材料吸附Cr(Ⅲ)实验
5.3.3 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)的吸附动力学
5.3.4 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)的吸附等温线
5.3.5 Zr-MMT对Cr(Ⅲ)的吸附热力学
5.3.6 Zr-MMT材料的表征
5.4 小结
6 MMT基多孔吸附材料凝胶注模成型研究
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 主要试剂与仪器
6.2.2 P-Mt成型材料的制备
6.2.3 P-ZMt成型材料的制备
6.2.4 P-ZMt吸附实验
6.2.5 P-ZMt吸附动力学
6.2.6 P-ZMt吸附等温线
6.2.7 P-ZMt脱附再生实验
6.2.8 P-ZMt中Zr离子稳定性实验
6.2.9 表征
6.3 结果与讨论
6.3.1 成型体干坯体结构分析
6.3.2 P-Mt的SEM分析
6.3.3 P-Mt材料吸附性能研究
6.3.4 P-ZMt成型体的SEM和BET表征
6.3.5 P-ZMt吸附性能研究
6.3.6 P-ZMt对Cr(Ⅲ)的吸附动力学
6.3.7 P-ZMt对Cr(Ⅲ)的吸附等温线
6.3.8 P-ZMt对Cr(Ⅲ)的吸附热力学
6.3.9 P-ZMt对Cr(Ⅲ)的吸附机理
6.3.10 P-ZMt吸附Cr(Ⅲ)过程模型
6.3.11 P-ZMt中Zr离子稳定性
6.3.12 P-ZMt脱附再生
6.4 小结
7 结论
参考文献
本研究的创新之处
后续研究工作展望
致谢
攻读博士期间发表的学术论文目录
附录A：标准备案证书
附录B：标准说明
【参考文献】：
期刊论文
[1]Equilibrium, thermodynamic, and kinetic of Cr（VI） adsorption using a modified and unmodified bentonite clay[J]. D.J.L. Guerra,I. Mello,L.R. Freitas,R. Resende,R.A.R. Silva. International Journal of Mining Science and Technology. 2014(04)
[2]Cr（VI） removal from aqueous solution with bamboo charcoal chemically modified by iron and cobalt with the assistance of microwave[J]. Wei Wang,Xuejiang Wang,Xin Wang,Lianzhen Yang,Zhen Wu,Siqing Xia,Jianfu Zhao. Journal of Environmental Sciences. 2013(09)
[3]Laminar Mesoporous Structure of Modified Montmorillonite Clays and Its Formation Mechanism[J]. 张颖,陈爱平. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2012(02)
[4]蒙脱土的高温相变及微观结构表征[J]. 翟传鑫,李炎,马向东,魏世忠,徐流杰. 河南科技大学学报(自然科学版). 2012(01)
[5]柠檬酸的热解特性[J]. 周顺,徐迎波,王程辉,田振峰. 烟草科技. 2011(09)
[6]蒙脱土对水溶性聚合物基蒙脱土纳米复合材料性能的影响[J]. 高党鸽,马建中,高丹丹,吕斌. 中国皮革. 2010(21)
[7]螯合剂EDTA简介[J]. 程艳,高静,徐红纳,田语林. 化学教育. 2009(05)
[8]ATP/ZnO纳米复合材料的制备及其对亚甲基蓝吸附性能的影响[J]. 姚超,刘敏,李为民,陈志刚,陆路德,陈天虎. 非金属矿. 2009(03)
[9]电气石/H2O2体系对Cu（Ⅱ）–乙二胺四乙酸废水的降解及反应机理[J]. 姚志通,陆甜,李海晏,夏枚生,张路,叶瑛,张维睿. 硅酸盐学报. 2009(04)
[10]PMAA/MMT纳米复合鞣剂制备影响因素的探讨[J]. 鲍艳,马建中,鄂涛,杨南. 中国皮革. 2009(01)
博士论文
[1]锆改性凹凸棒石及锆/铝/铈体系复合除氟材料的制备及其除氟性能研究[D]. 贺志丽.武汉理工大学 2012
硕士论文
[1]蒙脱土组份与孔结构的可控改性及其负载的Ni基催化剂CO甲烷化反应性能研究[D]. 温都日玛.内蒙古大学 2013
[2]纳米铝热剂的制备及其表征[D]. 李兆娜.西北大学 2009
[3]稀土有机配合物及其杂化材料的光学和热稳定性研究[D]. 张兰芬.上海师范大学 2008
[4]过渡金属氧化物催化剂催化甲醛降解性能研究[D]. 王芳.扬州大学 2007
[5]硅胶负载氧化锆吸附剂的制备及吸附除氟研究[D]. 李玲玲.郑州大学 2006
[6]聚合物金属铬络合物皮革鞣剂及其制备方法[D]. 谷翠萍.安徽大学 2005
本文编号：3233478
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