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《郑州大学》 2010年
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锰氧化物改性沸石(MOCZ)对罗丹明B和4-氯苯酚的吸附研究

马江雁  
【摘要】: 本文利用氧化还原方法制得锰氧化物/沸石(MOCZ)吸附剂,用红外光谱(IR)、X衍射光谱(XRD)、比表面积测定等方法对沸石和MOCZ进行了表征,并研究了MOCZ对染料罗丹明B(RhB)和酚类污染物4-氯苯酚(p-CP)的吸附特征,研究体系具有创新性。 MOCZ具有较大的比表面积、较高的物理化学稳定性能,零电点pHpzc为2.05, MOCZ表面上MnO2的含量为0.433%。 分别从静态和动态两方面研究了MOCZ对RhB和p-CP的吸附行为。静态吸附实验考察了溶液pH、吸附剂用量、共存离子、吸附时间、溶液初始浓度、温度等因素对吸附行为的影响,结果表明:在酸性条件下(pH=2.00),MOCZ对两种污染物的吸附效果最好;共存离子Na+和Ca2+的存在对吸附量基本无影响。在295 K时,MOCZ对RhB和p-CP的吸附量分别为12.5 mg·g-1、5.53 mg·g-1。MOCZ吸附RhB的过程是自发的吸热反应,温度升高,吸附量增大。而MOCZ对p-CP的吸附行为受温度变化影响很小。MOCZ对两种污染物的平衡吸附行为可以用Langmuir模型和Redlich-Peterson模型来拟合。 MOCZ对RhB和p-CP的动力学吸附行为可以分为快速和慢速两个阶段,准二级动力学方程可以最好的来描述整个吸附过程。不同的溶液初始浓度和温度对吸附速率均有不同程度的影响。MOCZ对RhB和p-CP的表观吸附活化能分别为28.0 kJ·mol-1和12.0 kJ·mol-1,表明MOCZ对两种污染物的吸附行为均以化学吸附为主。 动态吸附试验中,吸附柱高、溶液流速、初始浓度以及pH值等因素均影响吸附柱的吸附效果。利用多种动态模型对MOCZ吸附RhB和p-CP的动态吸附行为进行了拟合,Yan模型和BDST模型最为适合描述MOCZ对两种污染物的动态吸附过程。通过误差分析,对吸附方程进行了线性回归分析和非线性分析的比较,说明两者均可用于实验数据分析。 对MOCZ吸附两种污染物的解析再生实验分别进行了研究。结果发现:用0.01 mol·L-1 NaOH溶液解析吸附过RhB的MOCZ效果最好。随着解析、再生次数的增加,解析率和再生率均分别增加。而吸附p-CP的MOCZ解析再生效果差,有待于进一步研究。
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