铁酸锰改性水热炭对模拟废水中镉和铅的吸附研究

发布时间：2023-04-20 18:55

　　水体中的镉和铅由于其不可生物降解性、生物蓄积性、毒性和致癌性等特点,受到全世界学者的密切关注;近年来,生物炭作为一种易获取、高比表面积、无毒性、强吸附能力的吸附材料被广泛使用。水热炭化法是生物炭合成方法之一,由于其固体产率高、表面含氧官能团多、吸附阳离子能力强经常被用于去除水体中镉、铅离子。本研究结合铁酸锰水热合成法和生物炭水热炭化法,提出一种简便合成纳米铁酸锰改性秸秆水热炭材料(FM/HC)的方法。通过扫描电子显微镜(SEM+EDS+Mapping)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、比表面积和孔径分布仪(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、磁学性质测量仪(VSM)、元素分析仪(EA)等手段对FM/HC进行表征分析。再通过静态吸附实验明晰了改性前后的材料(FM/HC和HC)对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附性能,另外还研究了Na⁺对材料吸附过程的影响。最后采用4种不同的吸附动力学模型、4种不同的吸附等温模型以及吸附热力学探讨了FM/HC吸附Cd和Pb的相关行为,通过FTIR和XPS进一步阐明吸附过程中潜在的机理,得...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 水体中镉、铅污染研究概述
        1.1.1 水体中镉、铅污染现状
        1.1.2 水体中镉、铅污染的危害及相关标准
    1.2 国内外水体中重金属污染处理技术概述
        1.2.1 吸附法
        1.2.2 离子交换法
        1.2.3 化学沉淀法
        1.2.4 电化学法
    1.3 水热炭及铁酸锰的研究进展
        1.3.1 水热炭的概述及应用
        1.3.2 铁酸锰的概述及应用
    1.4 研究内容和技术路线
        1.4.1 研究思路
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 拟解决的科学问题
        1.4.4 技术路线
第二章 铁酸锰改性水热炭材料的制备与表征
    2.1 材料与方法
        2.1.1 仪器与试剂
        2.1.2 材料制备方法优化
        2.1.3 复合材料制备
        2.1.4 分析表征方法
    2.2 结果与讨论
        2.2.1 扫描电镜SEM-EDS-Mapping
        2.2.2 透射电镜TEM
        2.2.3 X射线衍射XRD
        2.2.4 比表面积BET
        2.2.5 傅里叶变换红外光谱FTIR
        2.2.6 X射线光电子能谱XPS
        2.2.7 磁学性质测量VSM
        2.2.8 元素分析EA
        2.2.9 复合材料产率
    2.3 本章小结
第三章 FM/HC对水体中Cd(Ⅱ)的吸附行为研究
    3.1 材料与方法
        3.1.1 试剂与仪器
        3.1.2 配制Cd(Ⅱ)模拟废水
        3.1.3 吸附实验
        3.1.4 分析方法
    3.2 结果与讨论
        3.2.1 吸附剂投加量的影响
        3.2.2 pH对吸附Cd(Ⅱ)的影响
        3.2.3 Na离子对吸附Cd(Ⅱ)影响
        3.2.4 吸附动力学分析
        3.2.5 吸附等温线分析
        3.2.6 吸附热力学分析
        3.2.7 吸附前后FTIR分析
        3.2.8 吸附前后XPS分析
    3.3 本章小结
第四章 FM/HC对水体中Pb(Ⅱ)的吸附行为研究
    4.1 材料与方法
        4.1.1 试剂与仪器
        4.1.2 配制Pb(Ⅱ)模拟废水
        4.1.3 吸附实验
        4.1.4 分析方法
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 pH对吸附Pb(Ⅱ)的影响
        4.2.2 Na离子对吸附Pb(Ⅱ)影响
        4.2.3 吸附动力学分析
        4.2.4 吸附等温线分析
        4.2.5 吸附热力学分析
        4.2.6 吸附前后FTIR分析
        4.2.7 吸附前后XPS分析
    4.3 本章小结
第五章 FM/HC对水体中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)竞争吸附
    5.1 材料与方法
        5.1.1 试剂与仪器
        5.1.2 竞争吸附实验
        5.1.3 分析方法
    5.2 结果与讨论
        5.2.1 吸附总量变化
        5.2.2 吸附总量、单一吸附量对比
        5.2.3 单一吸附量变化
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3795090