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磁性海泡石的制备及其吸附Cr（Ⅵ）特性研究

作　者: 贾明畅
导　师: 戴友芝
学　校: 湘潭大学
专　业: 环境工程
关键词: 磁性海泡石 Cr(Ⅵ) 磁分离机理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

海泡石因其独特的层链状结构和巨大的比表面积而成为重金属废水处理领域颇具应用前景的吸附材料,但由于其表面呈负电性而对阴离子态重金属吸附效果较差,而且粉末状海泡石在水处理中固液分离速率较慢,这限制了资源丰富、价格低廉的海泡石在重金属废水处理中的广泛应用。本论文采用化学共沉淀法对海泡石原土负磁,以期通过高价铁离子及磁性粒子的引入改善其吸附与分离性能。首先研究了磁性海泡石（Magnetical Modified Sepiolite,简称MMS）的最佳制备条件,在此基础上,研究了自制磁性海泡石处理Cr（Ⅵ）模拟废水的吸附特性,并根据等温吸附数据及吸附剂表征结果重点探讨了吸附机理,同时以有无外加磁场的静置沉降实验考察了磁性海泡石的分离性能。通过研究,得出如下主要结论:（1） MMS的最优制备条件为:温度60℃,pH值9.0,负铁量0.28（负载时混合溶液中的总铁量占负磁后海泡石的质量分数）。（2） MMS对Cr（Ⅵ）的平衡吸附量由海泡石原土的0.02 mg·g^-1升至3.6 mg·g-1;比表面积由原土的37.534 m²·g-1提高到160.366 m²·g-1。（3） MMS的红外图谱中出现Fe₃O₄的特征峰和Fe-OH峰;X射线衍射图谱显示存在Fe₃O₄晶体,而无其它铁氧化物杂峰;吸附后Fe-OH峰减弱,X射线衍射图谱特征峰没有变化,表明MMS对Cr（Ⅵ）的吸附是以物理吸附为主结合表面络合的共同作用。（4） MMS对Cr（Ⅵ）的吸附动力学曲线为拟二级,内扩散和液膜扩散联合控制吸附过程;吸附符合Freundlich等温模型,热力学参数显示吸附过程为吸热反应,熵推动过程。（5）海泡石的负铁量是决定体系分离效果的重要因素。无外加磁场作用静置沉降1h后,海泡石原土及负铁量为0.14、0.22、0.28的MMS上清液体积分别为50、72.8、75.2和77 mL。50 mT的外加磁场作用10 min后,烧杯中负铁量为0.14、0.22和0.28的三个MMS悬浮体系的浊度值分别为0.8、0.5、0.35 NTU,而72 h的静置沉降后,烧杯中海泡石原土上清液浊度仍有82 NTU。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-24
  1.1 海泡石在重金属废水处理中的应用研究  9-16
    1.1.1 海泡石的基本结构与性质  9-12
    1.1.2 改性海泡石处理重金属废水的研究现状  12-16
  1.2 磁分离技术在重金属废水处理中的应用研究  16-22
    1.2.1 磁分离方式及其原理  16-18
    1.2.2 磁分离技术处理重金属废水的研究现状  18-22
  1.3 本论文的研究目的及内容  22-24
    1.3.1 研究目的  22-23
    1.3.2 研究内容  23-24
第2章磁性海泡石的制备  24-37
  2.1 实验材料及方法  24-28
    2.1.1 实验材料及仪器  24-25
    2.1.2 实验方法  25-26
    2.1.3 分析项目及方法  26-28
  2.2 结果与讨论  28-36
    2.2.1 制备条件对磁性海泡石性能的影响  28-32
    2.2.2 磁性海泡石的表面形态  32-33
    2.2.3 磁性海泡石的比表面积和孔径分布  33-34
    2.2.4 磁性海泡石的红外图谱分析  34-35
    2.2.5 磁性海泡石的X 射线衍射分析  35
    2.2.6 磁性海泡石的磁性能分析  35-36
  2.3 本章小结  36-37
第3章磁性海泡石吸附Cr(Ⅵ)影响因素研究  37-43
  3.1 实验材料及方法  37-38
    3.1.1 实验材料及仪器  37
    3.1.2 实验方法  37-38
    3.1.3 分析项目及方法  38
  3.2 结果与讨论  38-42
    3.2.1 吸附时间  38-39
    3.2.2 磁性海泡石投加量  39
    3.2.3 体系初始pH  39-40
    3.2.4 Cr(Ⅵ)初始浓度  40-41
    3.2.5 吸附温度  41-42
    3.2.6 共存阴离子  42
  3.3 本章小结  42-43
第4章磁性海泡石吸附Cr(Ⅵ)机理研究  43-52
  4.1 实验材料及方法  43-44
    4.1.1 实验药品及仪器  43
    4.1.2 实验方法  43
    4.1.3 分析项目及方法  43-44
  4.2 结果与讨论  44-51
    4.2.1 磁性海泡石对Cr(Ⅵ)的平衡吸附研究  44-47
    4.2.2 磁性海泡石吸附Cr(Ⅵ)的动力学研究  47-50
    4.2.3 吸附Cr(Ⅵ)前后磁性海泡石的红外和XRD 谱图  50
    4.2.4 吸附过程探讨  50-51
  4.3 本章小结  51-52
第5章磁性海泡石的其他性能研究  52-57
  5.1 实验材料及方法  52-53
    5.1.1 实验材料及仪器  52
    5.1.2 实验方法  52
    5.1.3 分析项目及方法  52-53
  5.2 结果与讨论  53-56
    5.2.1 磁性海泡石的分离性能  53-55
    5.2.2 磁性海泡石吸附金属阳离子性能  55-56
  5.3 本章小结  56-57
第6章结论与建议  57-59
  6.1 结论  57-58
  6.2 建议  58-59
参考文献  59-63
致谢  63-64
攻读硕士期间公开发表的论文  64

磁性海泡石的制备及其吸附Cr（Ⅵ）特性研究

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