生物炭磁性复合材料和LDH的制备及对重金属Ni(Ⅱ)的吸附机理研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:klose123
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镍在电镀、催化、电池等工业领域中得到广泛应用,然而生产废水的随意排放会导致水体中重金属镍离子污染严重,这对人类和水生动植物都有巨大危害。如何从废水中去除以镍离子为代表性的重金属污染物是目前基础研究和实际应用中需要面对的问题。与传统的处理技术相比,吸附法由于其设计简单,去除效率高,具有成本效益等优点,在工业重金属废水的治理中引起了极大的关注。本文采用简便的一锅溶剂热法制备了氨基功能化的生物炭磁性复合材料RB@MgFeAlO4-NH2,以提高吸附性能和分离效率,同时降低成本效率,材料表现出的协同效果和出色的吸附性能表明了其潜在的实际应用价值。其次,合成了单一纯相Mg-Al-LDH及其煅烧产物,并对其进行了吸附研究。采用静态批实验方法研究了pH、离子强度、接触时间、初始Ni(Ⅱ)浓度和温度等因素对吸附材料吸附Ni(Ⅱ)的影响。将吸附等温模型、动力学分析与傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等表征相结合,从微观和宏观两个层面探索其吸附机理,为工业重金属废水的治理提供理论指导和数据支撑。实验结果表明:(1)Ni(Ⅱ)在RB@MgFeAlO4-NH2上吸附是单层且快速的,并且受pH值影响明显,随pH升高,吸附去除率增大。(2)基于吸附机理的研究表明:在RB@MgFeAlO4-NH2对Ni(Ⅱ)的吸附中,离子交换机理占76.51%;另外,氨基、羧基和羟基等官能团与Ni(Ⅱ)的络合作用也参与其中。(3)鉴于RB@MgFeAlO4-NH2具有环境友好、成本低、易磁分离和高吸附能力等多重优势,它将是一种低成本的、高效的从水中去除Ni(Ⅱ)的极佳吸附剂。(4)合成的Mg-Al-LDH具有纯正的六边形纳米片形状,且具有单一纯相。煅烧产物为相应混合金属氧化物。(5)Mg-Al-LDO相比于Mg-Al-LDH具有更高的Ni(Ⅱ)吸附能力。表面络合作用和重构的同晶置换作用可能是Mg-Al-LDO对Ni(Ⅱ)的主要吸附机制。
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