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不同形态二氧化锰对重金属离子吸附行为的研究

作　者: 王忺
导　师: 朱丽珺
学　校: 南京林业大学
专　业: 生态学
关键词: 二氧化锰重金属吸附热力学吸附动力学竞争吸附
分类号: X132
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

重金属污染一直是环境中的突出问题,它们在土壤和水体中的行为及归宿倍受人们的关注。锰氧化物是环境中最常见的矿物,对重金属污染元素的赋存、迁移和转化有着极其重要的作用。本文选择了最常见、最稳定且结构具有代表性的四种二氧化锰（α-MnO₂、γ-MnO₂、δ-MnO₂和无定形MnO₂）,研究了四者对重金属离子(Pb²⁺、Cd²⁺)的吸附行为,同时探讨了环境因素对其吸附行为的影响,并在此基础上,选择了吸附能力最强的一种二氧化锰,深入研究了其重金属离子的吸附性能。结果表明:（1）不同形态二氧化锰对Pb²⁺的吸附量均大于对Cd²⁺的吸附量,但对同一重金属离子吸附性能差异明显。对Pb²⁺的吸附能力δ-MnO₂﹥无定形MnO₂﹥α-MnO₂和γ-MnO₂,对Cd²⁺的吸附能力δ-MnO₂﹥α-MnO₂﹥γ-MnO₂﹥无定形MnO₂。（2）α-MnO₂和γ-MnO₂对Pb²⁺和Cd²⁺的等温吸附过程均最适合Freundlich等温方程。δ-MnO₂对Pb²⁺的等温吸附过程最符合Temkin方程,对Cu2+的等温吸附过程最符合Freundlich方程,对Cd²⁺的等温吸附过程最符合Langmuir方程。无定形MnO₂对Pb²⁺的等温吸附过程与Langmuir方程拟合度最高,对Cd²⁺的等温吸附过程与Temkin方程拟合度最高。（3）pH值对四种形态二氧化锰重金属离子的吸附影响相似。低pH值不利于重金属离子的吸附,随着pH值的增加,吸附量和吸附率上升,但变化规律因形态而异。吸附体系中盐浓度,总体上抑制重金属的吸附,且浓度越高,其阳离子化合价越高,抑制作用越明显。（4）在实验温度范围内,δ-MnO₂对Pb²⁺、Cu2+、Cd²⁺的饱和吸附量随温度升高而增大。且ΔG 0均为负,ΔH 0均为正,表明在该阶段三种重金属离子在δ-MnO₂上的吸附反应为自发吸热过程。（5）δ-MnO₂对Pb²⁺、Cu2+、Cd²⁺的吸附动力学特征有明显差异。δ-MnO₂对Pb²⁺和Cd²⁺的动力学吸附过程符合Elovich方程和双常数方程,对Pb²⁺Elovich方程拟合效果更优,对Cd²⁺双常数方程拟合度更高。而δ-MnO₂对Cu2+的动力学吸附过程仅符合双常数方程。（6）共存离子的存在影响重金属离子吸附效率。Pb²⁺与Cu2+共存时,Pb²⁺的竞争能力远大于Cu2+,δ-MnO₂表现出对Pb²⁺的“选择吸附性”。Pb²⁺与Cd²⁺共存时,Pb²⁺对Cd²⁺影响大于Cd²⁺对Pb²⁺的影响,竞争能力Pb²⁺﹥Cd²⁺。Cu2+与Cd²⁺共存时,Cd²⁺对Cu2+吸附的影响略大于Cu2+对Cd²⁺的影响,但从吸附量考虑Cu2+的竞争能力大于Cd²⁺。

全文目录

致谢  3-4
摘要  4-5
Abstract  5-10
前言  10-11
第一章绪论  11-16
  1.1 国内外研究进展  11-15
    1.1.1 金属氧化物对重金属吸附行为的研究  11-13
    1.1.2 金属氧化物对重金属吸附机理的研究  13-14
    1.1.3 金属氧化物在重金属污染处理中的应用  14-15
  1.2 本文研究内容及目的  15-16
第二章材料与方法  16-20
  2.1 实验试剂与仪器  16
  2.2 吸附材料  16-17
  2.3 吸附实验方法  17-20
    2.3.1 重金属元素选择  17
    2.3.2 吸附实验  17-20
第三章晶体结构二氧化锰的合成与表征  20-24
  3.1 Α-MN02 合成与表征  20-21
    3.1.1 α-Mn0_2 的合成  20
    3.1.2 α-Mn0_2 的X-衍射表征  20-21
  3.2 Γ-Mn0_2 合成与表征  21-22
    3.2.1 γ-Mn0_2 的合成  21
    3.2.2 γ-Mn0_2 的X-衍射表征  21-22
  3.3 Δ-Mn0_2 合成与表征  22-24
    3.3.1 δ-Mn0_2 的合成  22
    3.3.2 δ-Mn0_2 的X-衍射表征  22-24
第四章不同形态二氧化锰对铅的吸附行为研究  24-32
  4.1 铅的等温吸附特征  24-28
    4.1.1 平衡吸附量的计算  24
    4.1.2 铅的等温吸附线  24-25
    4.1.3 铅的等温吸附模型拟合与分析  25-28
  4.2 初始浓度对不同形态二氧化锰铅吸附率的影响  28
  4.3 PH 值对不同形态二氧化锰铅吸附的影响  28-30
  4.4 初始盐浓度对不同形态二氧化锰铅吸附的影响  30-32
第五章不同形态二氧化锰对镉的吸附行为研究  32-39
  5.1 镉的等温吸附特征  32-35
    5.1.1 镉的等温吸附线  32-33
    5.1.2 镉的等温吸附模型拟合与分析  33-35
  5.2 初始浓度对不同形态二氧化锰镉吸附率的影响  35-36
  5.3 PH 值对不同形态二氧化锰镉吸附的影响  36-37
  5.4 初始盐浓度对不同形态二氧化锰镉吸附的影响  37-39
第六章 Δ-Mn0_2对铜的吸附行为研究  39-43
  6.1 Δ-Mn0_2 对铜的等温吸附特征  39-40
  6.2 初始浓度对铜吸附率的影响  40-41
  6.3 PH 值对Δ-Mn0_2 铜吸附的影响  41-42
  6.4 盐浓度对Δ-Mn0_2 铜吸附的影响  42-43
第七章单组分吸附热力学动力学研究  43-51
  7.1 Δ-Mn0_2 的吸附热力学研究  43-46
  7.2 Δ-Mn0_2 的吸附动力学研究  46-51
第八章双组分竞争吸附研究  51-58
  8.1 铅和铜竞争吸附研究  51-53
  8.2 铅和镉竞争吸附研究  53-55
  8.3 铜和镉竞争吸附研究  55-57
  8.4 竞争吸附机理探讨  57-58
第九章结论和建议  58-60
  9.1 结论  58-59
  9.2 建议  59-60
参考文献  60-64
详细摘要  64-67

不同形态二氧化锰对重金属离子吸附行为的研究

内容摘要

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