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混合改性粉煤灰对电镀废水中低浓度Ni~(2+)的去除研究

吴小东  
【摘要】:化学镀镍在我国是一个重要的加工行业,随着镀镍工业的发展,大量的镍随着废水排入到人类生存环境中,引起动植物和人类的健康受到威胁,镍污染问题因而受到广泛关注。吸附法是一种有效去除废水中Ni2+的方法,以废治废是当今污染治理行业的一大热点,近年来很多学者都在研究利用固体废弃物制备出低廉、高效的Ni2+吸附剂。粉煤灰是一种重要的固体废弃物,具有一定的吸附能力,改性粉煤灰因具有吸附高效性、特异性等优点也逐渐受到研究者的广泛青睐。因此,本论文以粉煤灰为主要原料,以粘土为胶结材料,碳酸钙、蛭石和珍珠岩为造孔材料,在一定掺和比例和烧制温度下制备出了一种Ni2+吸附剂,将其命名为H800-5,并利用显微电子扫描、傅里叶变换红外光谱分析、比表面积与孔径分析手段对其进行了表征,然后重点研究了H800-5对Ni2+的吸附动力学、等温吸附等主要吸附性能,考察了H800-5在不同络合条件和多重金属混合条件下对Ni2+的吸附能力,最后对电镀废水中的Ni2+的进行了振荡吸附和模拟反应器吸附,得到了一些可实际应用的参考条件。全文所得主要结论如下:(1)在粉煤灰、粘土、碳酸钙、蛭石和珍珠岩的混合质量分数分别为85%、5%、4%、3%、3%,烧制温度为800℃,烧制时间为45min的综合条件下,制备出的H800-5比其他条件下制备出的吸附剂具有更好的Ni2+吸附能力;显微电子扫描、傅里叶变换红外光谱分析、比表面积与孔径分析结果表明,H800-5的制备过程增加了吸附官能团的种类和吸附比表面积,因而H800-5具有更好的吸附Ni2+性能。(2)吸附动力学结果表明,H800-5对不同浓度Ni2+的吸附过程都能用准二级动力学模型很好的拟合,初始吸附速率很快,等温吸附过程能用Langmuir等温吸附模型更好的拟合,拟合所得最大吸附量为23.33 mg/g,H800-5对Ni2+的吸附过程受表面吸附主导;溶液初始pH在4~7范围内变化对H800-5的吸附能力无明显影响,pH低于4时吸附能力明显降低,溶液温度越高,H800-5对Ni2+初始吸附速率越大,在pH为3~11范围内的NaNO3溶液中,Ni2+的振荡解吸量很低,且吸附-解吸过程同时存在。(3)H800-5对模拟电镀废水中Ni2+的吸附结果表明,柠檬酸三钠、酒石酸钠、乙二胺四乙二酸二钠、六偏磷酸钠能显著抑制H800-5对Ni2+的吸附,且它们对Ni2+的结合能力明显高于H800-5;Cu2+和Zn2+能够抑制H800-5对Ni2+的吸附,H800-5对Cu2+具有更强的选择性,Zn2+与Ni2+之间相互抑制,在含有三种重金属离子的溶液中,H800-5的吸附能力由大到小为:Cu2+Zn2+Ni2+。(4)H800-5对预处理后的电镀废水中Ni2+的振荡吸附结果表明,投加量为2g/L,Ni2+浓度为9.60mg/L时,240mmin后Ni2+的去除率为95.69%,投加量为4g/L,Ni2+浓度为19.20mg/L时,240min后Ni2+的去除率为97.56%;模拟反应器吸附结果表明,投加量为6g/L时,其对电镀废水中浓度分别为18.50 mg/L和10.38mg/L的Ni2+与Cu2+的吸附处理效果能达到《电镀污染物排放标准)X 21900-2008)中规定的新建企业排放标准。


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