納米β-FeOOH在石英砂濾料上的負(fù)載性及對(duì)水體中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究.pdf

1、本文采用三種方法制備了FeOOH,XRD圖譜分析結(jié)果表明三種產(chǎn)品均為β-FeOOH,TEM分析結(jié)果表明,三種方法制得的β-FeOOH均為納米級(jí),其形貌分別為長(zhǎng)六方形、梭形和紡錘形。制備的三種產(chǎn)品吸附Cr(Ⅳ)的研究結(jié)果表明,以加入有機(jī)大分子殼聚糖制得的β-FeOOH的吸附效果最好,在293 K,303 K和313 K時(shí),其飽和吸附量分別為15.45 mg/g,16.87 mg/g和18.48 mg/g。選取以殼聚糖為模板合成的β-FeO

2、OH作為改性劑,通過(guò)重復(fù)負(fù)載法制備了β-FeOOH負(fù)載石英砂(Akaganeite coated sand,簡(jiǎn)稱(chēng)ACS)吸附劑。通過(guò)XRD、SEM/EDS以及比表面積分析儀對(duì)ACS進(jìn)行表征,結(jié)果表明,石英砂表面負(fù)載的鐵氧化物為β-FeOOH,形貌以紡錘狀為主,長(zhǎng)約100-150 nm,寬約30-50 nm,負(fù)載后的比表面積為1.83m2·g-1,約為石英砂比表面積的5倍。本研究對(duì)ACS的表面含鐵量、附著強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)定和分析,結(jié)果表明,制

3、備的ACS表面含鐵量較高,附著強(qiáng)度較大,物理化學(xué)性能穩(wěn)定。
　　 通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)柱吸附實(shí)驗(yàn)研究了不同條件下ACS對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附效果。靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究了負(fù)載次數(shù)、吸附劑用量、pH值、競(jìng)爭(zhēng)離子、溫度、時(shí)間等因素對(duì)吸附效果的影響,還考察了吸附劑的再生及重復(fù)利用,探討了ACS對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與石英砂相比,ACS對(duì)Cr(Ⅵ)的去除率明顯增加。pH值對(duì)吸附效果的影響較大,pH＜7.0時(shí),去除率隨著

4、pH值的升高而增加,pH＞7.0時(shí),去除率隨著pH值的升高急劇下降,中性條件下吸附效果最佳。實(shí)驗(yàn)研究的共存陰離子中,PO43-和SO42-對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附影響較大,而Cl-和NO3-的存在對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附影響較小。升高溫度有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行,隨著反應(yīng)溫度的升高,吸附量增加,三種實(shí)驗(yàn)溫度條件下(293 K、303 K、313 K),ACS對(duì)Cr(Ⅵ)的飽和吸附量分別為0.060 mg/g,0.070 mg/g和0.076 mg/g。

5、Langmuir及Freundlich等溫吸附模型均能較好的描述ACS對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附過(guò)程(R2≥0.95)。吸附動(dòng)力學(xué)可以用偽二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程進(jìn)行擬合。吸附反應(yīng)的△G為負(fù)值,焓變△H為正值,說(shuō)明該吸附過(guò)程是自發(fā)的吸熱反應(yīng)。堿溶液對(duì)吸附劑的再生效果最好,實(shí)驗(yàn)選用0.01 mol/L的NaOH溶液作為再生劑,再生后的吸附劑可以重復(fù)利用。通過(guò)動(dòng)態(tài)吸附柱實(shí)驗(yàn),得到的ACS吸附Cr(Ⅵ)的穿透曲線(xiàn)表明,當(dāng)吸附柱運(yùn)行至300 min時(shí),達(dá)到穿