有机—无机复合离子交换剂的合成及性能研究

发布时间：2017-05-08 19:02

  本文关键词：有机—无机复合离子交换剂的合成及性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工业生产形成的重金属废水,直接排放会造成严重的环境污染和资源浪费,需要对其进行处理以脱除有毒有害的重金属离子,并可实现有价金属和水资源回用利用。本课题着眼于电解锰工业的含锰废水和电池工业的含铅废水两个体系,合成新型离子交换剂,分别应用于含锰废水锰资源回用中钙离子的去除和含铅离子废水中铅离子的脱除处理。利用响应曲面方法进行实验研究,以对钙离子的交换性能为评价指标,最终确定了几种焦磷杂多酸盐的最佳合成条件。测试了在最优条件下合成的五种焦磷杂多酸盐对钙离子的离子交换容量、交换速率和在含锰废水中对钙离子的选择性,并与两种钙分子筛进行对比,结果表明焦磷钨酸锆具有比较好的钙离子交换性能。借助傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、热分析仪和全自动比表面积及孔隙度分析仪等测进行了焦磷钨酸锆(ZWPP)的表征,并最终确定了其经验式,结果表明焦磷钨酸锆是一种由纳米颗粒构成的、有一定无定形特征的微晶介孔材料,BET比表面积和孔分布在离子交换前后发生改变,但微晶结构没有改变。钙离子交换过程的动力学和热力学研究表明,焦磷钨酸锆具有良好的交换动力学性质,离子交换过程符合准二级、Boyd动力学模型和Langmuir单分子层吸附模型。通过直接共混复合法制备了焦磷钨酸锆-聚苯乙烯(ZWPP-PS)复合型离子交换剂,测试了其在含锰废水中对钙离子的选择性,以及电池工业废水中铅离子的选择性,考察了溶液初始浓度、pH值、交换剂用量和接触时间对铅离子去除效果的影响,并对离子交换过程进行了动力学和热力学分析。分析了ZWPP-PS材料的结构特征,并与ZWPP进行了对比,结果表明ZWPP-PS的BET比表面积、平均孔径和孔容均比ZWPP增大,聚苯乙烯与杂多酸通过静电相互作用结合,苯环通过吸电子作用干扰了焦磷钨酸锆的晶体生长,晶体发育出现缺陷或畸变,导致ZWPP-PS无定形特征更加明显。
【关键词】：焦磷杂多酸盐 响应面设计 电解锰废水 电池废水 焦磷钨酸锆-聚苯乙烯 钙 铅
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ425
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 重金属废水的主要来源及危害10
• 1.2 重金属废水处理的研究现状10-14
• 1.2.1 电解锰废水10-12
• 1.2.2 含铅废水12-14
• 1.3 有机-无机复合离子交换剂在重金属处理方面的应用14-15
• 1.4 本课题的研究内容与意义15-18
• 第二章 焦磷杂多酸盐的合成及离子交换性能测试18-54
• 2.1 引言18
• 2.2 响应面（RSM）实验方法18-19
• 2.3 实验部分19-23
• 2.3.1 主要仪器19-20
• 2.3.2 主要试剂20
• 2.3.3 无机杂多酸盐的制备及最佳合成条件的确定20-21
• 2.3.4 焦磷钨酸锆的表征分析21-22
• 2.3.5 饱和交换容量（q_m）和平衡离子交换量（q_e）22
• 2.3.6 表观交换容量和交换速率的测定22
• 2.3.7 贯通曲线的测定22-23
• 2.3.8 离子交换实验23
• 2.3.9 选择性实验23
• 2.4 结果与讨论23-53
• 2.4.1 响应面实验分析23-34
• 2.4.2 饱和交换容量（q_m）34-35
• 2.4.3 表观交换容量35-36
• 2.4.4 交换动态分析36-38
• 2.4.5 离子选择性分析38-40
• 2.4.6 红外吸收光谱分析40
• 2.4.7 SEM分析40-41
• 2.4.8 BET比表面积和孔结构分析41-43
• 2.4.9 XRD和热分析43-45
• 2.4.10 XRF分析45
• 2.4.11 动态贯通曲线45-46
• 2.4.12 动力学研究46-49
• 2.4.13 交换的热力学研究49-53
• 2.5 本章小结53-54
• 第三章 焦磷钨酸锆-聚苯乙烯复合材料的合成及性能研究54-72
• 3.1 引言54-55
• 3.2 实验部分55-58
• 3.2.1 主要仪器55-56
• 3.2.2 主要试剂56
• 3.2.3 聚苯乙烯-焦磷钨酸锆复合材料的制备56-57
• 3.2.4 材料的表征57
• 3.2.5 离子交换实验57-58
• 3.2.6 选择性实验58
• 3.3 结果与讨论58-70
• 3.3.1 红外分析58-59
• 3.3.2 SEM分析59-60
• 3.3.3 N_2吸附实验60-61
• 3.3.4 XRD分析61-62
• 3.3.5 XRF分析62
• 3.3.6 XPS分析62-63
• 3.3.7 ZWPP-PS和ZWPP在在含锰废水中的选择性63-64
• 3.3.8 ZWPP-PS对铅离子的选择性实验64-65
• 3.3.9 接触时间对交换容量的影响65-66
• 3.3.10 pH对吸附量的影响66-67
• 3.3.11 溶液中铅初始浓度对离子交换效果的影响67-68
• 3.3.12 交换剂用量对去除率的影响68
• 3.3.13 热力学分析68-69
• 3.3.14 动力学分析69-70
• 3.4 本章小结70-72
• 第四章 结论72-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士期间所取得的相关科研成果80-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 Jun Bai;Xiuhong Yang;Ruiying Du;Yanmei Chen;Shizhong Wang;Rongliang Qiu;;Biosorption mechanisms involved in immobilization of soil Pb by Bacillus subtilis DBM in a multi-metal-contaminated soil[J];Journal of Environmental Sciences;2014年10期

2 朱雯;;单分散聚苯乙烯微球的制备与表征[J];江苏技术师范学院学报;2012年02期

3 汪启年;王t

本文编号：351667