多孔氮化硼对废水中镉和镍的吸附及解吸性能研究

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重金属因具有难降解性、致癌性等特点,对自然环境和人体健康均产生严重的威胁。水体重金属污染治理已成为人们关注的热点问题。本文研究了多孔氮化硼(PBN)对废水中镉和镍的吸附和解吸性能。首先通过热解前驱体法制备得到PBN,并通过XRD、SEM、EDS、FT-IR、XPS、BET等方法进行表征。通过吸附时间、投加量、温度、pH值等影响因素的考察,开展了PBN对重金属镉和镍吸附性能的研究。结果表明:当初始浓度为10 mg/L,吸附时间为5 min,投加量为0.5 g/L,pH为6.7,温度为45℃时,镉和镍的去除率分别为81.39%±3.01、76.6%±3.27。吸附过程为多层吸附,符合拟二级吸附动力学模型,并且是自发进行。吸附机理包括静电吸引和化学络合。分别在单一体系及二元重金属共存体系中,探讨了废水中共存SO42-、Si O32-、CO32-和PO43-的条件下,阴离子的含量、pH值、初始浓度等因素对PBN吸附镉和镍的影响。结果表明:在单一体系和二元体系中,SO42-的存在均对镉和镍的吸附起抑制作用,而Si O32-、CO32-和PO43-则起促进作用。在二元体系中,镉和镍的吸附量较单一体系均有所降低。通过阴离子去除率和离子存在形态发现,重金属与阴离子的水解产物结合在PBN表面可能形成了三元络合物:PBN-阴离子-重金属(PBN-A-M)。通过pH值、固-液比、温度和超声及反应时间等因素对镉和镍的解吸性能进行研究。结果表明:在pH为3.0,固-液比为0.5 g/L,温度为45℃,超声时间为10 min时,PBN对镉和镍的解吸效果最好,解吸率分别为57.94%±3.19和87.39%±3.59。超声的存在有利于镉和镍的解吸。解吸过程均为两个阶段,并且解吸过程较容易发生。研究了PBN解吸再生的影响因素,并通过XRD、SEM和FT-IR表征手段分析PBN解吸后的物理化学结构。此外,研究了解吸再生次数与PBN吸附量变化的关系,为其再生利用提供了参考。
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