镁系矿物膜吸附材料的制备及其性能研究

发布时间：2017-09-15 09:52

  本文关键词：镁系矿物膜吸附材料的制备及其性能研究

  更多相关文章： 海泡石 凹凸棒石 蛭石 水滑石 膜吸附材料 铅离子 镍离子

【摘要】：本文以四种镁系矿物：海泡石、凹凸棒石、蛭石和水滑石为原料,在适宜的温度下焙烧活化后,以N-N二甲基乙酰胺为溶剂,聚醚砜PES为有机相,采用共混法制备了多种镁系矿物膜吸附材料,研究了它们对水体中重金属离子铅离子和镍离子吸附性能,并考察了吸附过程的热力学和动力学特性。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、万能测力机、差热-热重分析仪(TG-DTA)等仪器对膜吸附材料的结构和性能进行分析和表征,结果表明：镁系矿物颗粒较均匀的分布在PES膜中,两者通过物理作用结合,没有生成新的化学键,膜吸附材料具有良好的的热稳定性,可在高温条件下使用,膜材料中镁系矿物的含量对膜材料的结构和机械性能影响较大。以Pb2+为研究对象,评价了S300、A600、V100、H6004种镁系矿物膜吸附材料的吸附性能。确定了最佳反应条件：25℃时,S300吸附剂用量为0.04g,Pb2+初始浓度为100 mg/L,吸附3h,最大吸附量为54.22mg/g; A600吸附剂用量为0.1 g,Pb2+初始浓度为300 mg/L,吸附4h,最大吸附量为65.06mg/g; V100吸附剂用量为0.09g,Pb2+初始浓度为200 mg/L,吸附4h,最大吸附量为54.45mg/g; H600吸附剂用量为0.02 g,Pb2+初始浓度为300mg/L,吸附2h,最大吸附量为347.27mg/g。25℃—45℃温度范围内,S300、A600、H600膜吸附剂对Pb2+的吸附过程可以用Langmuir吸附等温式来描述,RL值均介于0与1之间,说明吸附过程容易发生。V100膜吸附剂对Pb2+的吸附过程可以用Freundlich吸附等温式来描述,常数n值大于1,说明此为优惠吸附过程。4种镁系矿物膜吸附剂对Pb2+的吸附过程均符合伪二级动力学方程。以Ni2+为研究对象,考察了S600、A400、V100、H4004种镁系矿物膜吸附材料的吸附性能。确定了最佳反应条件：25℃时,S600吸附剂用量为0.09g,Ni2+初始浓度为150 mg/L,吸附4h,最大吸附量为40.74mg/g; A400吸附剂用量为0.1 g,Ni2+初始浓度为150 mg/L,吸附3h,最大吸附量为29.19mg/g; V100吸附剂用量为0.09g,Ni2+初始浓度为100 mg/L,吸附3h,最大吸附量为17.21mg/g；H400吸附剂用量为0.1 g,Ni2+初始浓度为200 mg/L,吸附6h,最大吸附量为32.57mg/g。4种镁系矿物膜吸附剂对Ni2+的吸附适宜的pH范围较大,在弱酸性、中性及弱碱性条件下均具有较好的吸附性能。Langmuir吸附等温式可以很好地描述Ni2+在S600、A400、H400膜吸附剂上的吸附。v100膜吸附剂对Ni2+的吸附过程可以用Freundlich吸附等温式来描述,常数n值介于2到10之问,说明此为优惠吸附过程。4种镁系矿物膜吸附材料对Ni2+的吸附过程都符合伪二级动力学方程。镁系矿物膜吸附材料能够有效地去除水体中的铅离子和镍离子,为重金属离子废水的处理提供了一种新思路,克服了颗粒状吸附剂难回收、易造成筛网堵塞等问题,在使用过程中,膜材料可以根据现实需要任意的剪切、卷曲、折叠,操作简便,适用范围广。
【关键词】：海泡石 凹凸棒石 蛭石 水滑石 膜吸附材料 铅离子 镍离子
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703;O647.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 0 前言13-14
• 1 文献综述14-26
• 1.1 我国镁资源的分布及利用14-15
• 1.1.1 液态镁资源14-15
• 1.1.2 固态镁资源15
• 1.2 镁系矿物吸附材料15-19
• 1.2.1 海泡石15-17
• 1.2.2 凹凸棒石17
• 1.2.3 蛭石17-18
• 1.2.4 水滑石18-19
• 1.3 有机无机杂化膜19-21
• 1.3.1 有机无机杂化膜的分类19-20
• 1.3.2 有机无机杂化膜的制备方法20-21
• 1.3.3 有机无机杂化膜的研究现状21
• 1.4 重金属废水的危害及处理21-24
• 1.4.1. 铅离子22
• 1.4.2 镍离子22
• 1.4.3 重金属离子废水的处理方法22-24
• 1.4.3.1 化学沉淀法22-23
• 1.4.3.2 离子交换法23
• 1.4.3.3 膜分离法23
• 1.4.3.4 生物法23
• 1.4.3.5 吸附法23-24
• 1.5 本论文的研究意义及内容24-26
• 1.5.1. 研究意义24
• 1.5.2. 研究内容24-26
• 1.5.2.1 镁系矿物材料的焙烧活化24
• 1.5.2.2 制备镁系矿物膜吸附材料24-25
• 1.5.2.3 镁系矿物膜吸附材料对铅离子的吸附25
• 1.5.2.4 镁系矿物膜吸附材料对镍离子的吸附25-26
• 2 镁系矿物膜吸附材料的制备与表征26-42
• 2.1 引言26
• 2.2 实验部分26-29
• 2.2.1 实验药品及仪器26-27
• 2.2.2 镁系矿物的焙烧活化及预吸附实验27-28
• 2.2.3 镁系矿物膜吸附材料的制备28
• 2.2.4 镁系矿物膜吸附材料的表征28-29
• 2.2.4.1 红外光谱分析28
• 2.2.4.2 表面及断面形貌分析28
• 2.2.4.3 能谱分析28
• 2.2.4.4 机械性能分析28
• 2.2.4.5 热重分析28-29
• 2.3 实验结果与讨论29-41
• 2.3.1 焙烧温度对镁系矿物材料吸附性能的影响29-30
• 2.3.2 表征结果30-41
• 2.3.2.1 红外光谱分析30-33
• 2.3.2.2 膜表面及断面形貌分析33-38
• 2.3.2.3 能谱分析38-40
• 2.3.2.4 机械性能分析40
• 2.3.2.5 热重分析40-41
• 2.4 本章小结41-42
• 3 镁系矿物膜吸附材料对铅离子的吸附42-65
• 3.1. 实验部分42-45
• 3.1.1 化学药品和仪器42-43
• 3.1.2 实验方法43-45
• 3.1.2.1 Pb~(2+)标准曲线的测定方法43-44
• 3.1.2.2 镁系矿物膜吸附材料对Pb~(2+)的静态吸附实验44
• 3.1.2.3 PES含量确定实验44-45
• 3.1.2.4 镁系矿物含量确定实验45
• 3.2 结果与讨论45-63
• 3.2.1 PES含量对膜吸附性能的影响45-46
• 3.2.2 镁系矿物含量对膜吸附性能的影响46-47
• 3.2.3 膜投加量的影响47-49
• 3.2.4 初始浓度的影响49-52
• 3.2.5 吸附时间的影响52-53
• 3.2.6 溶液pH值的影响53-55
• 3.2.7 吸附等温线55-60
• 3.2.8 吸附动力学60-63
• 3.3 本章小结63-65
• 4 镁系矿物膜吸附材料对镍离子的吸附65-83
• 4.1. 实验部分65-67
• 4.1.1 化学药品和仪器65-66
• 4.1.2 实验方法66-67
• 4.1.2.1 Ni~(2+)标准曲线的测定方法66-67
• 4.1.2.2 镁系矿物膜吸附材料对Ni~(2+)的静态吸附实验67
• 4.2 结果与讨论67-81
• 4.2.1 镁系矿物含量对膜吸附性能的影响67-68
• 4.2.2 膜投加量的影响68-70
• 4.2.3 初始浓度的影响70-73
• 4.2.4 吸附时间的影响73-74
• 4.2.5 溶液pH值的影响74-75
• 4.2.6 吸附等温线75-80
• 4.2.7 吸附动力学80-81
• 4.3 本章小结81-83
• 5 结论83-85
• 参考文献85-92
• 致谢92-93
• 个人简历93
• 发表的学术论文93

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本文编号：855803