铝锆复合金属氧化物对水中砷、磷的吸附效能及机理探究

发布时间：2017-07-13 16:19

  本文关键词：铝锆复合金属氧化物对水中砷、磷的吸附效能及机理探究

  更多相关文章： 铝锆复合金属氧化物 砷 磷 吸附

【摘要】：目前水中砷、磷的污染受到越来越多学者的关注,吸附法因其众多优点在常用的砷、磷去除方法中具有明显优势,其关键在于研发出高效易用的新型吸附材料。本文采用“氧化-共沉淀法”制备了一种新型的铝锆复合金属氧化物吸附剂,通过比较不同铝锆摩尔比吸附剂的除污效果,选用铝锆摩尔比为3:1的吸附剂(后文表示为Al3Zr1)。使用扫描电镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、X射线衍射(XRD)、元素维度分布谱(Mapping)等分析技术研究了吸附剂表面特征,表征结果表明该吸附剂主要是无定型晶型结构,并由很多微小颗粒聚集形成,其表面粗糙并且具有丰富的孔隙结构,有利于对污染物的吸附。通过Mapping分析发现P吸附后在吸附剂表面相对集中,而As(V)吸附后的分布相对分散。从X射线光电子能谱分析(XPS)结果说明吸附剂的主要元素包括Al、Zr、和O;通过红外光谱(FTIR)分析发现吸附剂表面含有丰富的羟基。此外,吸附剂比表面积为31.42 m2/g,等电点为3.5。通过吸附等温线实验发现,Al3Zr1对As(V)的吸附等温线更符合Sips吸附等温线模型的规律,而Langmiur吸附模型可以更好的描述P的吸附等温线;其中,As(V)最大吸附量为125.71mg/g,P最大吸附量为76.16 mg/g。吸附动力学结果表面,铝锆复合金属氧化物对As(V)、P均具有较高的吸附速率,对As(V)的吸附更符合拟二级动力学模型,对P的吸附更符合Power模型。此外Al3Zr1吸附As(V)时在较宽的pH范围内均有较好吸附效果,而P的吸附受pH影响较大,pH为5时P吸附效果最好,5-10范围内吸附量随pH增大而下降。共存阴离子PO43-对As(V)的吸附抑制作用最明显,而P的吸附受SiO32-抑制作用最大。通过对吸附前后样品的FTIR和XPS分析,推断铝锆复合吸附剂表面的羟基在吸附过程中起到了重要作用,吸附机制以表面络合为主。低pH条件下,Al3+与阴离子结合后的共沉淀作用也应被考虑在内。同时,砷酸根或磷酸根与材料内部的的硫酸根之间的离子交换作用可能也是As、P去除机制之一。
【关键词】：铝锆复合金属氧化物 砷 磷 吸附
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X52;O647.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 砷的来源与危害9-10
• 1.1.1 砷的来源与分布9
• 1.1.2 砷的存在形态9-10
• 1.1.3 砷的毒性及危害10
• 1.2 磷的来源与危害10-11
• 1.2.1 磷的来源与分布10
• 1.2.2 磷的存在形态10-11
• 1.2.3 含磷废水对环境危害11
• 1.3 砷、磷的去除方法11-15
• 1.3.1 砷的去除方法11-13
• 1.3.2 磷的去除方法13-14
• 1.3.3 去除砷、磷技术比较14-15
• 1.4 铝基吸附材料的研究现状15-16
• 1.5 研究内容和意义16-18
• 第二章 实验材料与方法18-25
• 2.1 实验试剂18
• 2.2 实验设备和检测方法18-19
• 2.2.1 检测方法18-19
• 2.3 实验方法19-20
• 2.3.1 铝锆复合金属氧化物的制备19
• 2.3.2 吸附剂表征19-20
• 2.3.3 吸附剂去除As(V)和P的等温线实验20
• 2.4 吸附的等温线&动力学模型20-25
• 第三章 吸附剂筛选与表面特性研究25-32
• 3.1 吸附剂筛选25-26
• 3.2 吸附剂表征26-32
• 3.2.1 扫描电镜分析（SEM）26-28
• 3.2.2 EDS-mapping28-29
• 3.2.3 X射线衍射分析（XRD）29-30
• 3.2.4 比表面积分析（BET）30-31
• 3.2.5 等电点测定31-32
• 第四章 铝锆复合氧化物对As(V)的吸附特性和机制32-40
• 4.1 铝锆复合氧化物去除As(V)的吸附等温线特征32-33
• 4.2 铝锆复合氧化物去除As(V)的吸附动力学特征33-35
• 4.3 pH对吸附剂去除As(V)影响研究35-37
• 4.4 共存离子对吸附剂去除As(V)影响研究37
• 4.5 As(V)的吸附机制37-40
• 第五章 铝锆复合氧化物对P的吸附特性和机制40-47
• 5.1 铝锆复合氧化物去除P吸附等温线40-41
• 5.2 铝锆复合氧化物去除P的吸附动力学41-43
• 5.3 pH对吸附剂去除P影响研究43-45
• 5.4 共存离子对吸附剂去除P影响研究45
• 5.5 P的吸附机制45-47
• 第六章 吸附剂再生和重复利用47-50
• 6.1 淋洗液种类筛选47-48
• 6.2 淋洗液浓度筛选48-50
• 结论50-51
• 参考文献51-54
• 致谢54

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘玉成;李峰;;新型CuO-ZnO-Al_2O_3复合金属氧化物的制备及其结构研究[J];工业催化;2008年10期

2 祝宝东;王鉴;董群;郭丽;王德秋;;复合金属氧化物催化丙烷选择氧化制丙烯酸[J];工业催化;2009年07期

3 周燕婷,李峰,杜以波,DGEvans,段雪;镁铝复合金属氧化物结构、催化性能及其在一步法制备醇醚醋酸酯中的应用[J];北京化工大学学报(自然科学版);2000年01期

4 张碧宇;王鹏;夏正伟;顾慧菊;鲍伟伟;黄向红;;钙钛矿型复合金属氧化物的研究进展[J];稀有金属与硬质合金;2010年04期

5 霍超,韩镇海;复合金属氧化物烟气脱硫的动力学研究[J];硫酸工业;1996年06期

6 张浩;吕君英;龚凡;;镍铁复合金属氧化物的制备与表征[J];应用科技;2006年05期

7 黄宝晟,李峰,张慧,矫庆泽,段雪,郝建薇;纳米双羟基复合金属氧化物的阻燃性能[J];应用化学;2002年01期

8 张铁珍,王鉴,董群,张海燕,贾云刚;丙烷选择氧化制丙烯酸复合金属氧化物催化剂的研究进展[J];江苏化工;2004年06期

9 宗源;张青红;顾莉琴;肖茹;王宏志;李耀刚;;纳米复合金属氧化物/聚酰胺6复合纤维的制备及性能[J];合成纤维;2013年03期

10 林培琰,伏义路;复合金属氧化物的活性表面[J];中国科学技术大学学报;1983年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 刘玉成;李峰;;新型CuO-ZnO-Al_2O_3复合金属氧化物的制备及其结构研究[A];第五届全国工业催化技术与应用年会论文集（上册）[C];2008年

2 郑伟;于振兴;张晓丽;付红英;张平;张宇航;胡信国;;复合金属氧化物对丙烷选择氧化制丙烯酸的研究[A];第十一届全国青年催化学术会议论文集（上）[C];2007年

3 谢江坤;晏乃强;瞿赞;黄文君;;新型复合金属氧化物的制备及其除汞性能研究[A];第七届全国环境化学大会摘要集-S05 大气污染与控制[C];2013年

4 范国利;邹鲁;李峰;;溶剂热合成微/介孔锌铝尖晶石型复合金属氧化物的研究[A];中国化学会第27届学术年会第01分会场摘要集[C];2010年

5 刘玉成;项顼;李峰;;层状前体法制备高分散CuO-ZnO-Al_2O_3复合金属氧化物[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

6 栗则;信跃龙;白玉;刘虎威;;锂镍钴锰复合金属氧化物在表面辅助激光解吸附质谱中的应用[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第38分会：质谱分析[C];2014年

7 王忠;曲振平;张鑫;范睿;王奕;;不同制备方法对铜铈锆复合金属氧化物上氨催化氧化性能的影响[A];第十四届全国青年催化学术会议会议论文集[C];2013年

8 范杰;;介孔复合金属氧化物在绿色催化中的应用及其组合开发方法[A];中国化学会第28届学术年会第1分会场摘要集[C];2012年

9 雷志轶;项顼;李峰;;杂化复合前体制备高比表面介孔MgO-Al_2O_3复合金属氧化物[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年

10 郑伟;于振兴;张平;张宇航;付红英;张晓丽;胡信国;;丙烷选择氧化制丙烯酸复合金属氧化物催化剂的研究[A];第五届全国工业催化技术与应用年会论文集（上册）[C];2008年

中国博士学位论文全文数据库 前5条

1 黄蕾;杀菌活性金属氧化物分散状态及表面晶体缺陷控制和杀菌性能研究[D];北京化工大学;2007年

2 陈思如;金属有机骨架化合物制备复合金属氧化物和多孔碳材料的研究[D];吉林大学;2015年

3 邹鲁;尖晶石型复合金属氧化物功能材料的制备、表征及其性能研究[D];北京化工大学;2008年

4 顾智军;复合金属氧化物的可控制备、结构及其性能研究[D];北京化工大学;2008年

5 马宁;纳米含Mg复合金属氧化物制备、表征及催化性能研究[D];复旦大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 马超;铝孟复合金属氧化物同步去除水体中砷氟的效能研究[D];西北农林科技大学;2015年

2 武佳;Co-M-Al复合金属氧化物薄膜制备及其选择性氧化性能[D];北京化工大学;2015年

3 檀东东;超（亚）临界水热合成技术构建复合金属氧化物催化氧化甲苯的研究[D];浙江大学;2016年

4 杨雪;铝锆复合金属氧化物对水中砷、磷的吸附效能及机理探究[D];西北农林科技大学;2016年

5 韩春华;微波辐射下用于PET催化解聚金属氧化物的制备及其催化作用研究[D];温州大学;2011年

6 朱佳;掺杂贵金属的铜基复合金属氧化物制备及催化性能研究[D];北京化工大学;2007年

7 孙亚伟;层状前体法制备铜基复合金属氧化物及其催化性能的研究[D];河北科技大学;2012年

8 刘玉成;层状前体制备多元复合金属氧化物及其催化性能[D];北京化工大学;2009年

9 肖芳;复合金属氧化物材料的电化学电容行为[D];新疆大学;2005年

10 许世超;复合金属氧化物的合成及催化窄分布聚醚研究[D];天津工业大学;2003年

，

本文编号：537594