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《武汉科技大学》 2016年
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煤基吸附剂的制备及其去除废水中重金属的研究

张崎  
【摘要】:随着工业快速地发展,我国水资源面临着严峻的形势,如水资源短缺,水污染严重等。工业废水中含有大量的重金属、有机污染物等,直接排放将会对生态环境造成严重的危害。因此,经济有效地处理水污染问题,是国内外共同关注的课题。褐煤作为一种天然的矿产,其资源丰富,价格便宜。不仅如此,褐煤本身富含腐植酸,比表面积大,孔道多,含氧官能团丰富,具有着优异的吸附、交换、络合等特性。因此将褐煤作为吸附剂去除废水中的污染物不仅可以节约能源,还可以达到以废治废的目的。本实验以褐煤为吸附剂原料,采用酸性改性和碱性改性方法制备了煤基吸附剂,然后将所得吸附剂对废水中苯酚、亚甲基蓝染料、铜离子和铅离子的去除实验进行了研究。实验采用电镜扫描和红外光谱等方法对吸附剂进行了分析,探讨了改性方法对吸附剂表面化学性质的影响,并结合表征结果讨论了可能的吸附机理;考察了吸附时间、剂液比、pH值和反应温度等参数对吸附剂处理废水的影响,相关讨论结果如下:1.褐煤吸附剂吸附苯酚废水实验结果表明:在最佳实验条件下,原料褐煤对苯酚的吸附量为18.86 mg/g;经KOH改性处理得到的褐煤对苯酚的吸附量为29.04 mg/g;经H_3PO_4改性处理得到的褐煤对苯酚的吸附量为26.97 mg/g。成型吸附剂吸附亚甲基蓝染料废水实验结果表明:在最佳实验条件下,原料褐煤对亚甲基蓝的吸附量为15.77 mg/g,经H_3PO_4改性处理得到的褐煤对亚甲基蓝的吸附量为264.64 mg/g。然后根据动力学和热力学数据并结合表征结果,对有机污染物可能的吸附机理进行了讨论,结果表明吸附剂的比表面积对溶液中有机分子的吸附量影响较大:比表面积越大的吸附剂,其表面的酸性(-OH)也越多,进而对有机污染物通过离子交换产生的吸附量也越大。2.褐煤吸附剂吸附铜离子废水实验结果表明:在最佳实验条件下,原料褐煤对Cu~(2+)的吸附量3.41 mg/g;经KOH改性处理得到的褐煤对Cu~(2+)的吸附量23.30mg/g;经H_2SO_4改性处理得到的褐煤对Cu~(2+)的吸附量13.01 mg/g。吸附剂吸附铅离子废水实验结果表明:在最佳实验条件下,原料褐煤对Pb~(2+)的吸附量10.41mg/g;经KOH改性褐煤对Pb~(2+)的吸附量67.98 mg/g。然后根据动力学和热力学数据并结合表征结果,对重金属污染物可能的吸附机理进行了讨论。结果表明改性后褐煤表面官能团分布多样,废水中的金属离子主要通过与吸附剂表面的酸性官能团如(-COOH)等产生的离子交换作用从而被褐煤基吸附剂吸附固定。本课题以资源丰富的褐煤为吸附剂来去除废水中的有机污染物和重金属污染物,采用化学活化的办法提高褐煤的吸附能力,这种方法操作简单、成本低,为提高褐煤的附加价值提供了新的途径。
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TQ424;X703

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