【摘 要】
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随着经济的发展、社会的进步,人们在生产生活中产生了大量的污染废弃物,导致地球生态环境恶化。其中,由于大量的工业废水和生活污水没有经过处理直接排放,严重危害了地球的水资源,很多江河湖海中各种污染物含量严重超标,给人们的生活带来了诸多不便。吸附法由于去除污染物效果良好、操作方便且可以重复利用,被广泛用于去除水体中污染物的一种方法。本文以金属氧化物为原材料,通过溶胶凝胶-煅烧法制备出优良的去除水中氟离子
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随着经济的发展、社会的进步,人们在生产生活中产生了大量的污染废弃物,导致地球生态环境恶化。其中,由于大量的工业废水和生活污水没有经过处理直接排放,严重危害了地球的水资源,很多江河湖海中各种污染物含量严重超标,给人们的生活带来了诸多不便。吸附法由于去除污染物效果良好、操作方便且可以重复利用,被广泛用于去除水体中污染物的一种方法。本文以金属氧化物为原材料,通过溶胶凝胶-煅烧法制备出优良的去除水中氟离子以及有机染料等污染物的吸附材料,具体的研究内容如下。（1）第一部分,采用溶胶凝胶-煅烧法制得改性氧化铝（PAC）复合吸附材料,并通过SEM、BET、XRD、XPS、FT-IR等表征方法对所制备的材料的形貌、微观结构进行比较与分析,以证明成功得到了PAC吸附材料。其中,以氟化钠溶液模拟含氟离子废水,对PAC材料进行吸附性能的测试。实验中,通过改变单一因素变量如:制备材料的投料比、吸附剂投加量、氟离子溶液的初始浓度,反应体系的温度以及氟离子溶液的初始p H等,得到最佳的吸附效果。实验结果表明,反应进行到120 min,吸附实验就可达到平衡。实验中氟离子溶液初始浓度为5 mg/L,溶液初始p H值为6,PAC吸附材料投加量为2 g/L,反应体系温度为30℃时,制备出复合材料的吸附效果最优,复合材料可以去除溶液中84.8%的氟离子,此时吸附容量为2.16 mg/g,远远高于单一氧化铝吸附材料对于氟离子的吸附去除效果,这是由于通过的磷改性可以增大氧化铝的比表面积和总孔体积,然后改性后的氧化铝与活性炭的通过复合制备出的吸附材料结合二者的优点,通过协同作用,对水中的氟离子吸附效果更加显著。同时,经过拟合后,本实验的吸附动力学更符合准二级动力学方程,并且实验中过程中主要以物理吸附为主。吸附等温线的拟合结果更加符合Langmuir等温吸附模型,说明PAC吸附材料的吸附过程主要为单分子层吸附。使用PAC吸附材料进行6次解吸实验后发现,氟离子可以完全被解吸出来,说明其解吸效果良好。此外,通过5次循环实验后,PAC吸附材料的吸附效率依旧良好,这说明制备出的材料性能较为稳定,并具有可重复利用的特点。（2）第二部分,采用溶胶凝胶-煅烧法制得Al2O3@Fe2O3金属氧化物（AF）复合吸附材料,并通过SEM、BET、XRD、XPS、FT-IR等表征方法对材料的形貌、微观结构进行对比和分析,用来确定本次实验成功合成AF吸附材料。其中,用刚果红药品模拟含刚果红废水,使用AF吸附材料进行对刚果红分子吸附性能的测试。实验中,通过改变单一因素变量如:制备材料的投料比、吸附材料的投加量、初始刚果红溶液的浓度,实验中反应体系的温度和初始刚果红溶液的p H等,得到最佳的吸附效果。实验结果表明,反应进行到120 min,就可达到吸附平衡,实验过程中选用刚果红溶液初始浓度为100 mg/L,初始p H值为6,AF吸附材料投加量为1 g/L,实验中温度达到30℃时,吸附材料的吸附去除效果最好,对于刚果红的去除率可以达到98.5%,吸附容量为98.5 mg/g,远远高于单一氧化铁吸附材料对于刚果红的吸附效果。通过拟合方程表明,本实验的吸附动力学显示对于拟二级动力学模型更加贴合,可以说明该吸附实验主要进行物理吸附,吸附等温线的显示对于Langmuir等温吸附模型更加贴合。AF吸附材料通过6次解吸实验可以将刚果红全部解吸出来,说明该吸附材料可以很好的解吸出来。此外,通过5次循环实验后,AF吸附材料的吸附效率依旧良好,这说明制备出的材料性能较为稳定,并具有可重复利用的特点。
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