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《昆明理工大学》 2014年
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改性活性炭去除原水中锑的研究

何晶晶  
【摘要】:活性炭是目前水处理领域应用较为广泛的多孔材料,活性炭本身是一种具有非极性的吸附剂,在水溶液中对非极性的有机物能够快速有效的去除。然而锑Sb(Ⅲ)等重金属离子是具有一定极性的溶质,要提高非极性活性炭对重金属离子锑Sb(Ⅲ)的吸附能力,通常通过改性使其表面具有一定极性。以往研究表明,锑是一种较难去除的重金属离子,并且大部分研究主要针对含锑废水(浓度较高),关于去除原水中微量锑的研究则鲜见报道。因此,为了保证人类和其他生物的饮水安全,寻找一种经济有效的除锑方法具有重要的研究意义。 本课题选择活性炭作为吸附材料研究其对原水中锑Sb(Ⅲ)的吸附去除效果,主要包括活性炭改性实验和静态吸附实验两大部分。具体内容包括以下几点:活性炭的改性方法及最佳改性条件的选择,通过比较选定一种经济、高效、去除效果好的活性炭作为最佳改性活性炭(0.1mol/L高锰酸钾溶液改性活性炭);研究高锰酸钾改性活性炭除锑Sb(Ⅲ)的影响因素(包括吸附剂投加量、接触时间、温度、pH值、干扰离子(Cl-、NO3-、Ca2+、Mg2+));通过静态实验研究改性活性炭对模拟水样除锑Sb(Ⅲ)的吸附性能,并探讨其去除机理,分析其有效性和可行性。 改性实验主要采用不同浓度的改性剂对颗粒活性炭进行改性,并利用扫描电镜(SEM)、 XRD衍射仪、FTIR红外光谱仪对其改性后的物化性质进行表征。经过高锰酸钾溶液改性后的活性炭吸附效果最佳(最大去除率为95.88%),硝酸改性次之(最大去除率为89.55%),在吸附剂不同投加量的情况下可以明显看出改性活性炭对原水中锑Sb(Ⅲ)的吸附去除效果远远高于未改性活性炭(最大去除率为62.04%)。 静态吸附实验结果表明:在锑Sb(Ⅲ)初始浓度为100μg/L,吸附剂投加量为3.0g/L、温度为25℃、pH值为3.1的条件下,高锰酸钾溶液(0.1mol/L)改性的活性炭对锑Sb(Ⅲ)的吸附去除效果较高,去除率达到95.88%,对应的吸附容量为31.96μg/g。实验中发现,pH值对吸附效果的影响较大,仅在pH值为3.1左右达到最佳吸附效果。另外,对改性活性炭的吸附等温过程研究表明:高锰酸钾改性活性炭对锑的吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温模型,其相关系数R2为0.9857;改性活性炭除锑Sb(Ⅲ)的吸附动力学过程能够较好的符合准一级动力学模型,其相关系数R2为0.9749。 实验结果表明,改性活性炭对去除原水中的微量锑Sb(Ⅲ)有着较好的效果,具有操作简单方便、高效经济等优点。因此,采用改性活性炭去除原水中的锑Sb(Ⅲ),使之满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对锑的质量浓度限值(5μg/L)是可行的。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TU991.2

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