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高效砷吸附剂的制备与研究

作　者: 季璇
导　师: 王昶
学　校: 天津科技大学
专　业: 环境工程
关键词: 土壤吸附改性砷吸附剂吸附率
分类号: TQ424
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

水是人类社会得以生存和发展必不可少的物质。但近年来，随着矿冶、陶瓷、皮革、农药等行业的快速发展。水环境中砷的污染日益严重，地方性砷中毒引起了世界范围的广泛关注。饮用水中砷的污染及其去除方法便成为了环境领域研究的热门话题。吸附法作为最常用的除砷方法之一，也面临着吸附剂成本高的问题，因此，如何制备一种成本低廉、除砷效果好的高效吸附便显得尤为重要。而土壤作为一种天然的矿物材料,是水体当中砷很好的吸附材料,有巨大的比表面积和带电性,也能成为天然的吸附剂和载体。同时土壤矿物容易粘合、费用低、资源分布广‘泛,经过改性可提高其吸附能力,用于含砷水体中砷的去除,可以改善水质从而符合我国的经济现状,具有很高经济效益和社会效益。本课题针对我国存在的水体砷污染的现状,利用丰富廉价的土壤资源制备一种廉价、高效、安全、新型除砷剂,用于高砷水体的治理本研究首先测定了供试土壤的理化性质数据,为高效砷吸附剂的制备提供了可行性证明。然后利用土壤易粘合、易改性的特点,通过煅烧及向土壤中引入功能基团的方法对供试土壤进行改性,并分别以供试土壤本身、煅烧改性的供试土壤以及深度改性的供试土壤为吸附剂对模拟砷废水进行吸附。得到了三种吸附剂在除砷过程中各自的优缺点及吸附的最佳条件供试土壤对于As3+的吸附过程在模拟废水浓度为0.2mg/L、 pH值为10.35、投加量为2.0g、温度为25℃条件下达到最佳吸附效果,其中吸附率为96.3%；而对于As5+的吸附在模拟废水浓度为0.2mg/L、pH值为3.3、投加量为1.0g、温度为25℃条件下则能够达到最佳吸附效果,其吸附率为99.3%。虽然供试土壤本身已经具有较好的As吸附能。但其溶胀性大,吸附完成后无法进行回收，且由于pH范围的原因,无法确定统一的吸附条件对两种As离子均能达到很好的吸附效果。通过煅烧方法加以初步改性的土壤对于As3+的吸附在模拟废水浓度为0.2mg/LpH值为11.5、投加量为1.0g、温度为25℃条件的下达到最佳吸附效果,其吸附率为94.9%；而对于As5+的吸附在模拟废水浓度为0.2mg/L、 pH值≤10.0、投加量为1.0g、温度为25℃的条件下也能达到最佳吸附效果,其吸附率为99.7%。该种吸附剂虽然解决了溶胀性以及难以回收的问题,但仍旧不能解除pH值对两种As离子吸附的限制,所以仍具有一定的改善空间。通过添加PAC并煅烧的得到的高效砷吸附剂去除As3+的最佳条件为：模拟废水浓度为0.2mg/L、溶液pH在中性范围内，吸附时间为1h,高效吸砷剂的投加量为1.5g,反应于室温下进行即可。此时对As3+的去除率能达到98.03%；而去除As5+的最佳条件为：模拟废水浓度为0.2mg/L、溶液pH小于10即可,吸附时间为1h,高效吸附砷剂的投加量为1.5g,也于常温下进行吸附,得到的最佳As5+去除率能达到99.8%。该吸附剂不仅达到了不溶胀可回收的目的,还进一步提高了对两种价态As离子的吸附率其出水中As3+和As5+的浓度分别为0.0036mg/L和0.0004mg/L,要远远低于国家标准的0.05mg/L,可用于含砷废水的深度处理，并且只要对进水pH值舟加控制，在相同条件眄，实验制备的高效砷吸附剂能够同时对As3+和As5+加以去除具有很高的去除率。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
1 前言  11-18
  1.1 研究背景  11-14
    1.1.1 砷的性质及存在形式  11
    1.1.2 水体中砷污染的来源  11
    1.1.3 砷污染的危害和分布  11-14
  1.2 文献综述  14-17
    1.2.1 含砷废水处理技术  14-17
  1.3 小结  17-18
2 选题意义与研究内容  18-22
  2.1 选题意义  18-20
  2.2 研究内容  20-22
3 实验材料与方法  22-30
  3.1 实验材料  22-23
    3.1.1 供试土壤  22
    3.1.2 实验药品  22-23
    3.1.3 实验仪器  23
  3.2 实验方法  23-30
    3.2.1 供试土壤分析测试方法  23-30
4 供试土壤基本理化性质的研究  30-32
  4.1 实验内容及实验结果  30
  4.2 实验结果讨论  30-32
5 供试土壤除砷效果影响因素的研究  32-43
  5.1 实验内容  32-35
    5.1.1 模拟废水的配制  32
    5.1.2 影响因素的确定  32-34
    5.1.3 供试土壤除砷静态吸附等温线  34-35
  5.2 实验结果与讨论  35-41
    5.2.1 进水pH值对除砷效果的影响  35-36
    5.2.2 土壤投加量对除砷效果的影响  36-37
    5.2.3 振荡时间对除砷效果的影响  37
    5.2.4 温度对除砷效果的影响  37-39
    5.2.5 供试土壤除砷静态吸附等温线  39-41
  5.3 小结  41-43
6 供试土壤的初步改性及除砷静态实验  43-48
  6.1 实验内容  43
    6.1.1 煅烧温度对砷吸附效果的影响  43
    6.1.2 煅烧时间对砷吸附效果的影响  43
    6.1.3 初步改性土壤除砷静态实验  43
  6.2 实验结果与讨论  43-47
    6.2.1 煅烧温度对砷吸附效果的影响  43-45
    6.2.2 煅烧时间对砷吸附效果的影响  45
    6.2.3 pH值对初步改性土壤吸附性能的影响  45-46
    6.2.4 振荡时间地初步改以利于壤吸附性能的影响  46
    6.2.5 投加量对不改性土壤吸附性能的影响  46-47
  6.3 小结  47-48
7 供试土壤的深度改性及吸附的静态实验研究  48-54
  7.1 改性方法  49
  7.2 实验内容  49-50
    7.2.1 PAC投加量对砷吸附效率的影响  49
    7.2.2 煅烧温度对高效吸附剂砷效率的影响  49
    7.2.3 煅烧时间对高效吸附剂吸砷效率的影响  49
    7.2.4 高效吸砷剂除砷静态实验  49-50
  7.3 实验结果与讨论  50-53
    7.3.1 PAC投蛔量对砷吸附效率的影响  50
    7.3.2 高效吸附剂煅烧温度对砷附效率影响  50-51
    7.3.3 高效吸附剂煅烧时间对砷吸附效率影响  51
    7.3.4 高效吸附剂吸附砷过程中各影响因素对砷吸附效率的影响  51-53
  7.4 小结  53-54
8 结论  54-56
9 展望  56-57
10 参考文献  57-63
11 致谢  63-64
12 攻读硕士学位期间发表论文情况  64

高效砷吸附剂的制备与研究

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