论文部分内容阅读
随着我国经济的快速发展，工业及生活水污染的问题也日趋严重，寻求廉价高效的水处理方法成为当下研究的热点和难点。腐植酸作为一种海绵状的有机高分子物质，具有比表面积大、孔隙率高，分子结构中含有丰富的活性基团的特点，同时腐植酸有着广泛的来源，因此可用于水处理中吸附材料。 本实验采用甘肃天祝褐煤为原料，通过酸析碱溶法提取出腐植酸(HA)，然后利用Fe3O4对其进行改性，制取不同配比的的Fe3O4/HA复合吸附剂。利用扫描电镜(SEM)、比表面积测定(BET)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、粉末衍射(XRD)表征分析腐植酸改性前后的形貌特征及结构变化，结果显示，改性后的腐植酸颗粒更加细小、孔隙更多，比表面积增大。通过单因素实验，研究了pH、温度、吸附剂投加量、吸附时间、吸附质初始浓度等因素对Fe3O4/HA复合吸附剂吸附P(Ⅴ)、亚甲基蓝、Ni(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)吸附性能的影响。 根据单因素实验结果，本实验设计了Fe3O4/HA复合吸附剂吸附P(Ⅴ)的正交实验，最佳实验条件为:以浓度为100mg/L的P(Ⅴ)溶液，投加吸附剂0.8g，吸附6h，在温度为30℃，pH=5时吸附率可达89.71％，吸附量为5.61mg/g; Fe3O4/HA复合吸附剂吸附亚甲基蓝的正交实验，最佳实验条件为:以浓度为300mg/L的亚甲基蓝溶液，投加吸附剂0.3g，吸附4h，在温度为20℃，pH=5时吸附率可达99.71％，吸附量为49.86mg/L;Fe3O4/HA复合吸附剂吸附Ni(Ⅱ)的正交实验，最佳实验条件为:以浓度为100mg/L的Ni(Ⅱ)溶液，投加吸附剂0.6g，吸附2h，在温度为40℃，pH=5时吸附率可达88.68％，吸附量为7.39mg/g; Fe3O4/HA复合吸附剂吸附Mn(Ⅱ)的正交实验，最佳实验条件为:以浓度为100mg/L的Mn(Ⅱ)溶液，投加吸附剂0.6g，吸附5h，在温度为30℃，pH=4时吸附率可达91.15％，吸附量为7.60mg/g。 循环吸附脱附实验证明，Fe3O4/HA复合吸附剂呈现出良好的解吸再生性能。10次吸脱附后，吸附剂对亚甲基蓝和Mn(Ⅱ)的吸附率仍达到60％，对P(Ⅴ)的吸附率达到58％，对Ni(Ⅱ)的吸附率达到57％。 实验对Fe3O4/HA复合吸附剂吸附P(Ⅴ)、亚甲基蓝、Ni(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附热力学、吸附动力学以及壳层增长模型进行了拟合分析，得出结论:吸附过程满足准二级方程，表明吸附过程以化学吸附为主;吸附类型符合Freundlich等温吸附模型，以多分子层吸附为主;而对吸附控制机理的研究发现，Fe3O4/HA复合吸附剂对P(Ⅴ)的吸附过程受液膜扩散(FDC)控制，对亚甲基蓝和Ni(Ⅱ)的吸附过程受化学反应(CRD)控制，对Mn(Ⅱ)的吸附过程无法与壳层增长模型拟合。