樹脂基水合氧化鐵的合成、表征及對(duì)砷的吸附性能研究.pdf_第1頁(yè)
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1、本文基于水合氧化鐵(hydrated ferrous oxide,簡(jiǎn)稱HFO)的固載研究,以水體中砷的深度凈化與水質(zhì)安全控制為研究目標(biāo),提出并系統(tǒng)優(yōu)化了靜態(tài)法制備載氧化鐵復(fù)合樹脂(聚苯乙烯二乙醇胺樹脂基水和氧化鐵,Hydrated Ferrous Oxide-Loaded Polystyrene Diethanolamine Resin,簡(jiǎn)稱PDR-HFO)的新技術(shù),并對(duì)復(fù)合樹脂除砷的吸附和解吸再生基本性能及潛在機(jī)理進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要

2、結(jié)果如下:
  通過(guò)利用二乙醇胺改性聚苯乙烯N201×7陰離子交換樹脂螯合Fe(III)成功合成了新型樹脂基水和氧化鐵復(fù)合吸附劑,研究發(fā)現(xiàn) N201×7陰離子交換樹脂較D301陰離子交換樹脂改性合成的復(fù)合吸附劑有更好的吸附容量值;在一定的反應(yīng)時(shí)間條件下,合成過(guò)程中隨著 FeCl3的溶液濃度的增大,合成的復(fù)合材料中水合氧化鐵的含量逐漸增加,最大可達(dá)2.4%(質(zhì)量分?jǐn)?shù));FeCl3的溶液濃度一定時(shí),反應(yīng)時(shí)間達(dá)8 h以上時(shí),水合氧化鐵含

3、量保持穩(wěn)定;在298 K-313 K范圍內(nèi),溫度對(duì)復(fù)合樹脂制備的靜態(tài)吸附過(guò)程影響不大,吸附容量變化不大,因此一般在常溫下進(jìn)行吸附反應(yīng)即可;
  通過(guò)對(duì)復(fù)合材料除砷的吸附及解吸再生性能研究發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料吸附砷的最適pH范圍為5-9,過(guò)酸或過(guò)堿均將導(dǎo)致其吸附容量的下降;常溫下復(fù)合材料對(duì)砷的吸附等溫式符合Freundlich公式,可以表示為:qe=0.238Ce0.575,相關(guān)系數(shù)R2=0.998;復(fù)合材料隨著溫度的升高吸附反應(yīng)速率吸附

4、容量均變大;常溫下,60 min復(fù)合材料對(duì)砷的吸附即可達(dá)到平衡,其吸附動(dòng)力學(xué)符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,可以表示為:t/qt=0.9922+0.2675 t,相關(guān)系數(shù)R2=0.994;
  固定床試驗(yàn)中,試驗(yàn)進(jìn)水CTAs=12.85 mg/L,當(dāng)流速較大時(shí),流量195 BV(BV,床體積,1 BV=27 ml)時(shí),出水濃度超過(guò)0.01 mg/L,415 BV時(shí)達(dá)到吸附飽和,工作層與飽和層移動(dòng)速率快且出水砷濃度不太穩(wěn)定,吸附性能不佳;試驗(yàn)

5、進(jìn)水CTAs=0.502 mg/L,流速為10 BV/h、15 BV/h時(shí),出水砷濃度穩(wěn)定在上升,流量450 BV時(shí)出水濃度大于0.01 mg/L,工作層移動(dòng)速率緩和,復(fù)合材料表現(xiàn)出較好的吸附性能;利用10%(v/v)HCl解吸再生后,再生率可達(dá)96%以上,再生流速7 BV/h時(shí),解吸液用量為300 ml;通過(guò)兩種不同濃度進(jìn)水吸附飽和的復(fù)合材料經(jīng)解吸后解吸液砷濃度可達(dá)326.78 mg/L、78.69 mg/L,富集濃度可達(dá)25.43倍

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