【摘 要】
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燃速催化剂生产过程中产生大量的铅和铜等重金属离子废水,这类废水如果处理不彻底,迁移扩散到水体环境中,会造成严重的生态风险。化学沉淀法处理重金属废水具有工艺简单、成本低和技术成熟的优点。但是,也存在沉淀物粒径小、微粒易穿滤、沉淀物粘度大和固液分离速率慢的共性难题。目前,磁分离材料在重金属废水处理方面应用前景广阔,尤其是磁吸附和磁絮凝材料具有固液分离速率快、分离能耗低和重金属去除彻底等优点,而成为水处
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燃速催化剂生产过程中产生大量的铅和铜等重金属离子废水,这类废水如果处理不彻底,迁移扩散到水体环境中,会造成严重的生态风险。化学沉淀法处理重金属废水具有工艺简单、成本低和技术成熟的优点。但是,也存在沉淀物粒径小、微粒易穿滤、沉淀物粘度大和固液分离速率慢的共性难题。目前,磁分离材料在重金属废水处理方面应用前景广阔,尤其是磁吸附和磁絮凝材料具有固液分离速率快、分离能耗低和重金属去除彻底等优点,而成为水处理材料领域的研究热点。本论文设计构建了氨基化磁吸附材料Fe3O4/SiO2/mSiO2-NH2,采用二氧化硅对磁核进行双层包覆,内层致密二氧化硅层使磁核不被侵蚀,外层多孔二氧化硅层为接枝氨基提供更多“锚点”,连接更多的吸附活性位点。采用TEM,SEM,N2吸附-脱附、VSM和XRD等对其进行表征,材料为直径约115 nm的球形颗粒,饱和磁化强度43.01 emu/g,比表面积82.46 m~2/g,孔容0.21 cm~3/g。吸附性能评价表明该材料吸附Pb2+和Cu2+最佳p H为6,平衡吸附时间为80 min,298 K下饱和吸附量分别为65.25 mg/g和40.34 mg/g。理论分析表明该吸附过程可用Langmuir模型描述,属于吸热反应和单分子层吸附,且符合二级动力学反应模型和化学吸附,Fe3O4/Si O2/m Si O2-NH2对Pb2+的吸附主要发生表面络合和静电吸引作用,其中化学吸附（即表面络合）占主导地位。设计合成了Fe3O4/CPAM磁絮凝材料,通过聚合作用在磁核表面合成高分子聚合物,形成具有絮凝功能的磁絮凝材料。该材料呈110 nm绒毛球状颗粒,饱和磁化强度为50.06emu/g;处理模拟废水最佳p H为9左右,最佳投加量为0.3 g/L,最佳沉降时间为20 min,Pb2+和Cu2+去除率分别达92.46%和94.91%。Fe3O4/CPAM的等电点为7.68,p H＜7.68时,表面呈正电性,压缩双电层和吸附架桥作用均可能存在;p H＞7.68时,电中和、网捕卷扫和吸附架桥也可同时存在,这有助于进一步探究絮凝机理。采用Fe3O4/Si O2/mSiO2-NH2和Fe3O4/CPAM两种磁分离材料处理燃速催化剂生产废水,当Fe3O4/Si O2/m Si O2-NH2投加量为2.8 g/L,Cu（Ⅱ）最大吸附量40.38 mg/g,Pb（Ⅱ）最大吸附量58.37 mg/g,Pb（Ⅱ）和Cu（Ⅱ）去除率分别可达99.81%和99.65%。当Fe3O4/CPAM投加量为0.8 g/L,最佳沉降时间为30 min,Pb（Ⅱ）、Cu（Ⅱ）去除率分别为99.83%和99.81%。Fe3O4/Si O2/m Si O2-NH2和Fe3O4/CPAM两种磁分离材料处理后重金属残余浓度范围在0.1mg/L～0.5 mg/L,达到国家排放标准《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》中的标准值（Pb（Ⅱ）≤0.1 mg/L,Cu（Ⅱ）≤0.5 mg/L）。
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