三维载硫层状双金属氧化物的制备及其对有机染料的去除

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hengheng5251984
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
21世纪以来,随着工业化进程加快,纺织、染色、皮革等行业产生的有机印染废水引发的环境问题愈发严重,产生的有机废水亟待治理。吸附法因其效率高、成本较低、适用范围广且操作简单等优点,在治理有机染料废水方面具有独特的优势。层状双金属氧化物(LDO)作为一种高潜力的环境友好型吸附剂,可有效去除水体中的多种污染物,被广泛应用于有机染料废水的治理。利用SO42-基团对材料进行功能化改性不仅能增加材料的吸附位点,而且S=O共价双键作为吸电子中心可提高对偶氮染料的吸附选择性。可见,负载SO42-基团的LDO在有机染料废水的治理方面具有潜在的应用前景。本文以课题组在前期研究中制备的三维含硫有机层状双金属氢氧化物(3S-LDH)作为前驱体,通过简单的煅烧制备出负载SO42-的三维LDO(3S-LDO)。在此基础上,本文通过调控材料合成参数,制备出结构和性能最佳的3S-LDO。并利用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、扫描电镜(SEM)、高分辨率透射电镜(HRTEM)、热分析分(TG-DTA)和Zeta电势分析等微观表征手段,探究了3S-LDO的结构形貌和理化性质。进一步,选择了常见的阴离子型偶氮染料甲基橙(MO)作为目标污染物,采用静态批量吸附实验考察体系p H、吸附剂投加量、溶液初始浓度、反应温度和反应时间等因素对3S-LDO吸附MO性能的影响。同时,借助吸附动力学模型、吸附等温模型、热力学模型,并结合吸附MO前后样品的XRD、FT-IR、XPS和SEM等表征结果,揭示3S-LDO对MO的反应机理。最后,通过选择性吸附实验、离子强度实验、实际废水实验、以及沉降与再生性能实验,证实了3S-LDO对MO的吸附具有实际应用价值。具体研究结果如下:(1)制备3S-LDO的最优SDS投加浓度、Mg:Al比及煅烧温度分别为0.1mol/L、2:1和700℃。优选参数后合成的材料的表征结果表明:3S-LDO的合成效果良好,其形貌为尺寸均一的纳米片单元弯曲交错形成的三维花状微球。而在结构上,3S-LDO由Mg Al2O4和微量的Mg SO4组成,其表面存在大量通过Mg-S键联结的SO42-基团。此外,3S-LDO具有介孔结构,比表面积和孔容积分别为30.2 m~2/g和0.18 cm~3/g,在溶液中表面呈电中性。(2)系统地研究了体系p H、吸附剂投加量、溶液初始浓度、反应温度和反应时间等因素对3S-LDO去除MO的性能影响。研究表明:在吸附剂投加量为0.3 g/L,反应温度为25℃,反应时间为2 h,初始MO浓度为2000 mg/L时,3S-LDO对MO的最大吸附量高达4255.7 mg/g。(3)3S-LDO对MO的去除过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,表明其对MO的吸附过程是一种单层的化学吸附。热力学分析表明:3S-LDO对MO的去除反应为自发、放热的过程,较低的温度有利于吸附反应的进行。颗粒内扩散模型分析表明:吸附过程分为表面吸附和颗粒内扩散两个阶段。由吸附MO前后样品的XRD、FT-IR、XPS和SEM等表征分析可知:3S-LDO对MO的吸附机理受到初始MO浓度影响。3S-LDO对MO的吸附机理均与SO42-基团的电子供体-受体作用(EDA作用)和金属氧键(如:Mg-O、Al-O)的络合作用有关,且EDA作用随着MO浓度的增加而增强;而当MO浓度较大时(>1000 mg/L),除上述两种相互作用外,3S-LDO还可以通过“记忆效应”对MO进行吸附去除。(4)3S-LDO对MO的吸附去除具有实际应用性。无论在含有常见的无机阴离子的MO溶液还是实际的MO废水中,3S-LDO均能有效实现对MO的吸附去除,证实了其优异的抗干扰能力和实用性;此外,将3S-LDO投加至由阴离子型偶氮染料甲基橙(MO)和阳离子型非偶氮染料亚甲基蓝(MB)组成的混合溶液中,3S-LDO表现出对MO出色的选择吸附能力;同时,3S-LDO具有优异的沉降性能,有利于吸附饱和后的分离再生。在进行5次吸附-脱附循环后,3S-LDO仍能保持对MO超高的吸附能力,表明3S-LDO具有优异的循环再生性能,是一种优秀的阴离子型偶氮染料吸附剂。
其他文献
<正>渭干河源于新疆天山南麓汗腾格里峰,流经喀拉库勒冰川,穿越拜城盆地,汇聚木扎提河、克孜尔河等支流,经克孜尔水库,由克孜尔石窟转而南下,穿越却勒塔格山,流经新和、库车、沙雅后注入塔里木河,以克孜尔为界,以上为木扎提河,以下为渭干河。渭干河,《水经注》称西川水,唐代《沈耽四道记》又称白马河。渭干河现年径流量21.97亿立方米,隋唐时期该河的年径流量很可能大于此值。渭干河是龟兹境内的大河之一,两岸绿
会议
近些年来,含有染料分子的废水处理一直备受关注。为了更好的按需处理各种废水,纳滤膜应该尽可能的具有高通量、高截盐能力(二价盐)、耐污染性和长期稳定性。自主研发制备性能更好的纳滤膜成为了研究热门。本课题以二维片层材料氧化二硫化钼(O-MoS2)作为新型填料改性,制备了超滤膜衬底和基膜改性复合纳滤膜。通过膜的表征分析、分离性能测评、在模拟染料废水中的处理应用以及稳定性性能测试等,系统的研究了制备的改性复
学位
膜蒸馏作为一项能耗低,操作简单,管理运行方便,具有高效分离性能的膜分离技术,在全球淡水资源紧缺的背景下,具有非常广阔的应用前景,但膜污染问题是制约其工业化发展的重要因素之一。本研究考察了疏水膜(PVDF膜)与自制超疏水膜(SH-PVDF膜)在膜蒸馏过程中的抗污染行为,运用XDLVO理论从微观角度预测解析了在不同类型污染物条件下两种膜材料的受污染情况,评价不同的界面相互作用能,包括范德华(LW)相互
学位
近年,随着金属采矿业的快速发展,采矿、提炼等矿业活动引发的环境污染中酸性废水污染问题较为突出。矿山酸性废水来源于矿区的采矿场和废石场,它是因含硫矿石或其废渣中所含的铜、铁、锌、硫等元素在风化、降雨淋滤等作用下发生了一系列复杂反应而形成的富含高浓度可溶性有毒金属离子(如Cr3+、Zn2+、Cd2+、Co2+、Pb2+等)和SO42-离子,且呈酸性的废水。此酸性废水若无有效处理,其污染物可致使流经的水
学位
报纸
基于含硫酸盐废水对水环境造成的严重破坏,硫酸盐还原菌(SulfateReducing Bacterium,SRB)作为一种重要的生物脱硫治理方法,成为了近年来水污染治理领域的研究热点;此外,随着微塑料在自然水体中被广泛检出,其势必会对环境中微生物的生存和发展产生重要的影响,但是目前关于微塑料对SRB生存发育的影响研究相对较少。本文以普通脱硫弧菌(Desulfovibrio vulgaris,D.v
学位
随着社会经济的飞速发展,随之带来的水污染问题日益凸显。其中工业废水大部分都是成分复杂、浓度较高、可生化性较差,有毒性,由于难降解有机废水中这些特质的存在,使之难以被传统废水处理方法高效的去除,因此寻找高效节能绿色合理的手段处理难降解有机废水是迫在眉睫的问题。非均相材料活化过硫酸盐(PS)的高级氧化技术被公认是处理难降解有机废水的最佳方案。炭负载过渡金属的复合材料可以提高活化过硫酸盐的效果,制备复合
学位
<正>管道运输是燃气最主要的运输方式,随着燃气的广泛应用,燃气管道规模不断扩大。但近年来,我国燃气管道事故频发,据统计,平均每月都有至少三起相关事故被报道。其中“7·4”吉林松原燃气管道爆炸事故、“6·13”湖北十堰燃气爆炸事故均造成重大人员伤亡,引起强烈社会反响。防范燃气管道事故发生,已成为新时期城市发展亟待解决的重大安全问题。
期刊
<正>“101”这个数字,对嘉兴这座红色之城有着特殊的意义:“101”是一段令人振奋的历史。101年前,星星之火,在嘉兴南湖红船上点燃;101年后,红船精神,在生机盎然的神州大地上传承。“101”是一趟开往春天的公交车。2004年,时任浙江省委书记习近平在嘉兴调研时,搭乘101路城乡公交车,亲身感受嘉兴城乡基础设施建设一体化带来的变化;2022年6月29日,嘉兴正式开通101路红色经典公交线路。
期刊
畜禽养殖废水具有有机物浓度高、悬浮物多、氮磷含量高、臭味大等特点,未经妥善处理即排放会对水体、土壤和大气等造成严重的环境污染。畜禽养殖废水的传统处理方式存在脱氮除磷效果不佳、处理工艺过程过长、无法有效回收废水中有价值资源等问题。而藻菌共生体系利用微藻和活性污泥协同处理废水,提高了废水中污染物的去除率,增强了系统的稳定性,同时通过采收生物质实现了废水的资源回收。本文设计正交实验对藻菌共生体系进行参数
学位