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《暨南大学》 2011年
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铁、锰氧化物改性沸石对水中三价砷的吸附研究

孟鑫鑫  
【摘要】:饮用水中砷污染给人类健康带来极大的危害,过滤吸附法是一种简单、有效的给水处理方法。本文拟制备铁、锰氧化物改性沸石作为滤料吸附去除水中As(Ⅲ),采用碱性沉积法制备涂铁改性沸石(ADZ),加热蒸发法制备涂铁改性沸石(HEZ)以及沉积法制备涂锰改性沸石(MZ),应用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及红外光谱(FT-IR)进行表征,并分析改性滤料的物理稳定性;采用静态摇床试验,通过改变振荡吸附时间、改性沸石投加量、初始溶液浓度、初始溶液pH值及反应温度等影响因素,研究了两种不同粒径的改性沸石对As(Ⅲ)的去除效果,同时对不同滤料吸附水中As(Ⅲ)的动力学和热力学进行研究;选择粒径为0.3-0.9mm的HEZ进行动态吸附柱试验,通过改变空床接触时间(EBCT)、进水溶液pH值及浓度,研究As(Ⅲ)在动态吸附柱中的穿透曲线,并采用三种不同的再生剂研究吸附饱和滤料的再生与回用;最后,探讨了As(Ⅲ)在铁锰氧化物改性沸石表面吸附机理。主要结论如下: (1)对改性沸石和天然沸石进行表征,发现ADZ表面以氢氧化物磁铁矿(Fe3O4的混合物)为主,HEZ表面以铁氧化氢和赤铁矿(Fe2O3的混合物)为主,MZ表面以二氧化锰为主;且改性后的沸石滤料有比表面积大、微孔数量多而均匀等特点,有利于对As(Ⅲ)的吸附;改性滤料表面有明显的氢氧根离子伸缩振动与M-OH的摇摆振动;且改性滤料的物理稳定性很好。 (2)小粒径改性滤料处理效果明显好于大粒径改性滤料;随着振荡时间的延长、滤料投加量的增多及温度的升高,废液中As(Ⅲ)的去除率呈现快速升高随后逐渐平缓的趋势,且处理效果HEZADZMZ。对于浓度为0.3mg/L的中性或偏酸性As(Ⅲ)废液,当投加10g/L的SHEZ,30℃温度下振荡30min,其As(Ⅲ)的去除率可达92.93%,相同条件下,天然沸石对As(Ⅲ)的去除率仅为10.9%。 (3)运用Langmuir吸附等温模型和Freundlich吸附等温模型对As(Ⅲ)在涂铁、涂锰改性沸石上的吸附进行拟合,涂铁改性沸石吸附As(Ⅲ)在低温下用Langmuir等温公式描述较为合适,在高温下用Freundlich等温公式描述较为合适,而涂锰改性沸石吸附As(Ⅲ)在高温或低温下用Freundlich吸附等温公式描述都较为合适;改性沸石对As(Ⅲ)的吸附是一个自发放热的过程,以物理吸附为主,同时发生了化学吸附;改性沸石滤料上的吸附动力学过程很好地符合二级速率方程(R20.99)。 (4)动态试验中,随着EBCT的增加,水的处理量也随之增加;溶液的pH对产水量影响不大;高浓度溶液增加了滤柱吸附负荷,降低了出水量;分别以蒸馏水、盐酸、氢氧化钠三种溶液作为吸附饱和改性滤料的再生剂进行再生试验,氢氧化钠作为再生剂对改性沸石的再生效果最好,在回用试验中其再生改性沸石产水量为采用盐酸作为再生剂产水量的3.3倍,而蒸馏水对改性沸石没有再生效果。 (5)对比吸附As(Ⅲ)前后铁、锰氧化物FT-IR图谱可知,在吸附过程中金属氧化物结构没有发生改变,吸附As(Ⅲ)的同时也吸附OH。推测As(Ⅲ)在铁、锰氧化物改性沸石表面的吸附是以离子形式进行的。
【学位授予单位】:暨南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X703

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【引证文献】
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3 刘佩佩;石墨烯/二氧化硅负载纳米零价铁对水中砷的吸附研究[D];华南理工大学;2016年
【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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1 朱瑾;铁锰氧化物/石墨烯复合材料对水中砷的吸附性能及机理研究[D];浙江大学;2016年
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【二级引证文献】
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2 谢勇;石墨烯超声制备优化方法研究[D];杭州电子科技大学;2018年
【二级参考文献】
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8 朱丰华;改性沸石去除微污染水源水中氨氮的试验研究[D];暨南大学;2010年
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