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LDH和Mg/Al/Fe-Mt对水中磷、铬的吸附效果研究

作　者: 张文豪
导　师: 王代长
学　校: 河南农业大学
专　业: 土壤学
关键词: 改性蒙脱土 双氢氧化物 等温吸附 动力学 热力学
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


采用共沉淀法合成镁铝双氢氧化物（Mg-Al-LDH）,用镁铁铝对蒙脱土进行改性（Mg-Al-Mt、Fe-Mt和Fe-Al-Mt）,通过等温吸附和动力学实验研究了不同pH条件下磷酸盐和Cr（Ⅵ）在镁铝双氢氧化物、钠基蒙脱土（Na-Mt）及镁铁铝改性蒙脱土上的吸附特征。结果表明:1.在pH4.5pH9.0范围内,随着pH的升高,Na-Mt,Fe-Mt和Fe-Al-Mt三种矿物对磷的吸附率相应减少,LDH对磷的吸附率有所增加。LDH、Fe-Mt和Fe-Al-Mt的对磷吸附率约为95%,比Mg-Al-Mt高40%,比Na-Mt高约为80%。在pH2.0pH9.0范围内,Na-Mt对铬（Ⅵ）的吸附率为28%,几乎不受pH的影响;Fe-Mt和Fe-Al-Mt对铬（Ⅵ）的吸附量随pH的升高逐渐减小,LDH和Mg-Al-Mt对铬（Ⅵ）的吸附量受pH的影响不明显。2.用Langmuir方程描述磷的等温吸附过程,最大吸附容量（Qm）大小顺序为Fe-Al-Mt> Fe- Mt > Mg-Al > Mg-Al-Mt> Na-Mt;Freundlich等温吸附方程参数KF代表相对吸附容量,以LDH的KF值最高,依次是Fe-Mt、Fe-Al-Mt和Mg-Al-Mt,Na-Mt的KF值最小。用Langmuir和Freundlich等温吸附方程对LDH和改性蒙脱土吸附铬（Ⅵ）的数据进行拟合,Mg-Al和Mg-Al-Mt对铬（Ⅵ）的最大吸附量最大,其次是Fe-Mt和Fe-Al-Mt,最大吸附量最小的是Na-Mt。四种镁铝双氢氧化物（LDH）对铬（Ⅵ）的最大吸附量大小顺序为:1Mg-1Al> 4Mg-1Al> 2Mg-1Al > 1Mg-2Al。3.通过热力学分析,LDH和改性蒙脱土吸附磷酸根的吸附焓△H>0,是吸热反应,并且随着吸附量的升高;反应的自由能△G为负值,随着温度的升高,有利于反应的进行。反应的吸附熵△S均为正值,体系自由度增加。4.磷酸盐吸附过程分为快反应和慢反应,准二级动力学方程能够更好的拟合改性蒙脱土和LDH对磷的动力学吸附数据,其决定系数为0.999。Na-Mt矿物磷酸盐的吸附用抛物线扩散方程描述最为合适,原因可能是磷酸盐镶嵌在矿物层间是一个扩散过程,不涉及化学吸附过程。抛物线扩散方程能够更好的拟合Na-Mt对铬（Ⅵ）的吸附过程,准二级动力学方程能够更好的拟合Mg-Al、Mg-Al-Mt、Fe-Mt和Fe-Al-Mt对铬（Ⅵ）的吸附过程。2Mg-1Al和1Mg-1Al对铬的吸附率达到95%左右,1Mg-2Al对铬的吸附率为81%,4Mg-1Al对铬的吸附率为70%左右。5.不同共存离子(HCO3-、SO42-、Cl-、NO3-)对不同吸附剂的影响大小也不一样,但差异仅仅在10%左右,也就是说合成的矿物吸附磷酸盐不受水中其它阴离子的影响。

全文目录


摘要  8-91 文献综述  9-17  1.1 我国水污染现状及水处理技术  9-13    1.1.1 我国水污染现状  9-11    1.1.2 水处理技术  11-13  1.2 蒙脱土的改性及应用  13-15    1.2.1 蒙脱土的改性  13    1.2.2 改性蒙脱土的应用  13-15      1.2.2.1 改性蒙脱土去除重金属离子的研究  13-14      1.2.2.2 改性蒙脱土去除氮、磷等营养元素的研究  14      1.2.2.3 改性蒙脱土处理有机废水的研究  14-15  1.3 改性蒙脱土处理污水的影响因素  15-17    1.3.1 pH 对改性蒙脱土处理污染物的影响  15    1.3.2 温度对改性蒙脱土处理污染物的影响  15-16    1.3.3 电解质对改性蒙脱土处理污染物的影响  16    1.3.4 不同改性剂对改性蒙脱土处理污染物的影响  16-172 引言  17-183 材料与方法  18-22  3.1 实验材料  18    3.1.1 供试蒙脱土  18  3.2 实验方法  18-22    3.2.1 改性蒙脱土的制备  18-19    3.2.2 磷酸根的平衡吸附实验  19-20      3.2.2.1 不同pH 对镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土吸附磷酸根的影响  19      3.2.2.2 不同温度对镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土吸附磷酸根的影响  19      3.2.2.3 镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土对磷酸根的解吸实验  19      3.2.2.4 共存离子对镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土吸附磷酸根的影响  19-20    3.2.3 铬(Ⅵ)的平衡吸附实验  20      3.2.3.1 不同pH 对镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土吸附铬(Ⅵ)的影响  20      3.2.3.2 时间对镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土吸附铬(Ⅵ)的影响  20      3.2.3.3 平衡等温吸附实验  20    3.2.4 动力学吸附实验  20      3.2.4.1 磷酸根的动力学吸附实验  20      3.2.4.2 铬(Ⅵ)的动力学吸附实验  20    3.2.5 测定分析方法  20-224 结果与分析  22-40  4.1 镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土对磷酸根的平衡等温吸附  22-34    4.1.1 不同pH 时镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土对磷酸根的等温吸附  22-25    4.1.2 不同温度时镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土对磷酸根的平衡等温吸附  25-28    4.1.3 磷酸盐平衡吸附的反应热力学能量特征  28-30    4.1.4 镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土对磷酸根的动力学吸附  30-33    4.1.5 镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土吸附磷酸根的解吸  33    4.1.6 共存离子对镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土吸附磷酸根的影响  33-34  4.2 镁铝双氢氧化物和改性蒙脱土对铬(Ⅵ)的吸附  34-40    4.2.1 不同pH 对改性蒙脱土和镁铝双氢氧化物吸附铬(Ⅵ)的影响  34-36    4.2.2 改性蒙脱土和镁铝双氢氧化物对铬（Ⅵ）的平衡等温吸附试验  36-38    4.2.3 改性蒙脱土和镁铝双氢氧化物对铬（Ⅵ）的动力学吸附  38-405 结论与讨论  40-44  5.1 结论  40-42  5.2 讨论  42-44参考文献  44-49Abstract  49-51

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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