介孔鐵基復(fù)合氧化物的制備及其對Cr(VI)的吸附性能.pdf

1、鉻是在工業(yè)生產(chǎn)被廣泛使用的重金屬,我國每年都產(chǎn)生數(shù)萬噸的含鉻廢水。在含鉻廢水中,鉻主要以Cr(VI)和Cr(III)的形式存在,Cr(VI)的毒性遠(yuǎn)大于Cr(III)。由于鉻污染的嚴(yán)重危害性,我國制定了嚴(yán)格的Cr(VI)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)。吸附法作為一種低能耗的固相萃取分離方法,具有高效、靈活、經(jīng)濟(jì)、易操作等優(yōu)點(diǎn),是一種很有應(yīng)用前景的含鉻廢水處理方法。納米材料是理想的分離富集材料,但納米材料易于團(tuán)聚,難于固液分離。本論文針對此問題展開研究,合

2、成了系列鐵基復(fù)合金屬氧化物,將之應(yīng)用于處理Cr(VI)廢水,考察了溶液的pH、初始濃度、時間、溫度、吸附劑的量、離子強(qiáng)度等因素對吸附Cr(VI)效果的影響。
　　采用共沉淀法合成出微米級復(fù)合金屬草酸鹽前驅(qū)體,通過高溫?zé)峤馇膀?qū)體,制備出由納米晶顆粒構(gòu)筑而成的介孔鐵錳和介孔鐵鎂復(fù)合氧化物。使用不同熱解溫度可以對鐵基復(fù)合氧化物材料的比表面積和孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控。吸附Cr(VI)的研究表明,在溶液pH值為2.0時吸附效果最佳,吸附等溫規(guī)律和吸

3、附過程分別符合Langmuir模型和Lagergren二級動力學(xué)方程,吸附速率快,飽和吸附容量分別為40.01mg/g和30.12mg/g。
　　為進(jìn)一步提升材料的吸附性能,采用焙燒和堿浸處理,分兩步致孔合成出具有較高比表面的介孔鐵酸鎳吸附材料。兩步致孔法實(shí)現(xiàn)了對產(chǎn)物孔結(jié)構(gòu)的微觀調(diào)控,有效增大了材料的比表面積,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了鐵酸鎳材料對水體中Cr(VI)吸附性能的提升。對Cr(VI)的吸附研究表明,溶液pH為2.0時最有利于吸附,吸附

4、等溫規(guī)律符合Langmuir模型,飽和吸附容量為43.69mg/g。吸附是放熱、熵增加、自發(fā)快速的物理吸附。吸附動力學(xué)符合Lagergren二級速率方程,且溫度升高,不利于吸附的進(jìn)行。吸附完成后,吸附劑在外磁場作用下易于實(shí)現(xiàn)固液分離,吸附后的吸附劑可用NaOH溶液脫附再生,循環(huán)使用性能良好。
　　在上述研究基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探討了有機(jī)二元羧酸配體對鐵基復(fù)合氧化物材料物相及吸附 Cr(VI)性能的影響。我們以不同碳鏈長度和分子結(jié)構(gòu)的二元