基于碱渣制备可漂浮磁性气凝胶用于去除水中镉的研究

发布时间：2023-04-28 05:27

　　随着制碱、燃煤发电等工业的发展,工业废渣日益增多。大多企业采用填埋、制备建材、制成土壤改良剂等方式来处理碱渣;然而由于碱渣本身的成分复杂、碱性强、盐分高,采取填埋的方式不仅侵占土地资源还容易破坏土壤自身结构,污染周边环境;将碱渣制备成建材容易腐蚀钢筋;而制备成土壤改良剂则需要去除大量的碱性成分,成本过高;因此,碱厂碱渣的处理成为制约氨碱法企业可持续发展的瓶颈。在此,本研究采用碱渣磁性海藻酸钠为主要原料,利用相转化法制备了一种具有磁性、可漂浮的碱渣气凝胶微球(Fe₃O₄/SA-AR),碱渣中的多位点金属离子和磁性海藻酸钠(SA)相互交联,提高气凝胶机械强度的同时又为重金属离子提供一种经济高效的吸附剂,并探究了其合成的机理和最优条件,所制备的Fe₃O₄/SA-AR气凝胶球在70%的应变下应力值可以达到325 k Pa,且可以循环压缩20次仍完好无损,检测数据显示,其应力值是在相同的条件下SA气凝胶的10倍,因此碱渣的加入确实大大改善了气凝胶的机械性能,另外通过将其投入水体进行21天的形貌观察测试,结果显...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
英文缩略词
1 前言
    1.1 碱渣的概述
        1.1.1 碱渣的性质及危害
        1.1.2 国内外碱渣的综合利用
    1.2 海藻酸盐的研究现状
        1.2.1 海藻酸盐的概述
        1.2.2 海藻酸盐复合凝胶的研究与应用
    1.3 水体重金属污染概述
        1.3.1 水体重金属Cd(Ⅱ)的来源及危害
        1.3.2 水体重金属Cd(Ⅱ)的处理技术
    1.4 本课题研究目的与意义
2 磁性海藻酸钠碱渣气凝胶的制备与性能探究
    2.1 实验材料与仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 Fe₃O₄的合成
        2.2.2 气凝胶球的合成
        2.2.3 气凝胶的理化性质
        2.2.4 气凝胶的表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 气凝胶的制备及条件探究
        2.3.2 气凝胶的理化性质
        2.3.3 气凝胶的表征
        2.3.4 气凝胶的合成机理分析
    2.4 小结
3 磁性海藻酸钠碱渣凝胶球吸附水体重金属Cd(Ⅱ)的研究
    3.1 实验材料与仪器
    3.2 实验方法
        3.2.1 气凝胶球对水体重金属的静态吸附实验
        3.2.2 碱渣及三种凝胶球对重金属的吸附
        3.2.3 pH对吸附的影响
        3.2.4 吸附时间的影响
        3.2.5 吸附剂投加量的影响
        3.2.6 溶液初始浓度的影响
        3.2.7 实验中的吸附-脱附
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 碱渣及凝胶球对吸附的影响
        3.3.2 初始p H对吸附性能的影响
        3.3.3 吸附时间对吸附的影响
        3.3.4 投加量对吸附性能的影响
        3.3.5 初始浓度对Fe₃O₄/SA-AR凝胶球吸附的影响
        3.3.6 实验中的吸附-脱附
    3.4 小结
4 磁性海藻酸钠碱渣凝胶球吸附重金属Cd(Ⅱ)的机理探讨
    4.1 凝胶球吸附重金属Cd(Ⅱ)的吸附动力学研究
        4.1.1 准一级动力学研究
        4.1.2 准二级动力学研究
    4.2 凝胶球吸附重金属Cd(Ⅱ)的吸附等温线的研究
        4.2.1 吸附等温线研究
        4.2.2 Langmuir等温吸附模型
        4.2.3 Freundlich等温吸附模型
    4.3 磁性海藻酸钠碱渣凝胶球吸附前后的表征分析
        4.3.1 凝胶球的SEM-EDS
        4.3.2 凝胶球的红外图
        4.3.3 凝胶球的能谱图
    4.4 小结
5 全文结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
    5.3 本文的创新之处
参考文献
附录 攻读硕士期间科研成果
致谢



本文编号：3803835