纳米Zn-Fe类水滑石/沸石的制备及其去除水中腐殖酸的研究

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本文采用共沉淀法合成了纳米锌铁型类水滑石(Zn-Fe-HTlcs),并通过XRD、IR与SEM-EDAX元素分析表征其结构、元素组成和晶貌。利用静态吸附法研究了初始浓度、pH值、温度、电解质浓度和纳米Zn-Fe-HTlcs的投加量对吸附水中腐殖酸效果的影响。同时对其动力学也进行了研究,通过动态法研究了流速及水质波动对纳米Zn-Fe-HTlcs吸附水中腐殖酸效果的影响。并尝试通过负载的方式提高纳米Zn-Fe-HTlcs在实际工程中应用的性能。通过XRD表征发现,当反应体系pH值为78,老化时间为3h,Zn/Fe摩尔比4/1时,所合成的纳米Zn-Fe-HTlcs具有明显的特征峰,结晶度最高。对腐殖酸的去除率也最高,可达90%以上;SEM-EDAX分析,发现Zn/Fe摩尔比为3/1和4/1的样品出现明显的层状结构,其粒径均达到纳米级水平(80200nm)。类水滑石对腐殖酸的吸附量随着腐殖酸初始浓度(3mg/L~200mg/L)的增加而增加,随着水溶液pH值(3.0~9.3)的下降而减小,随着温度(10℃~40℃)的提高而先上升,后下降,当温度为25℃时吸附量达到最大值(11.86mg/g);无机电解质对腐殖酸在HTlcs上的吸附有极强的抑制作用,腐殖酸吸附量和去除率随着电解质浓度(0.02mol/L~0.4mol/L)的提高而下降;电解质抑制吸附作用的强弱顺序为:Na3PO4> Na2SO4>NaCl。298K时,Zn-Fe-HTlcs对腐殖酸在5min内的吸附量可达到饱和吸附量的90%以上,且50min即可达到吸附平衡;Zn-Fe-HTlcs对腐殖酸的吸附符合Pseudo二级吸附速率模型,其线性相关系数R2在0.999以上,符合Freundlich吸附等温线,属于多层吸附。本论文还通过对沸石改性,将Zn-Fe-HTlcs负载于沸石上制备了复合吸附剂(纳米Zn-Fe-HTlcs/沸石),以提高复合吸附剂的吸附量和吸附过程的可控性。静态和动态实验结果表明,其吸附规律与单一HTlcs基本一致,在腐殖酸初始浓度为10mg/L时,单位质量的HTlcs对HA的吸附量可达到5.9mg/g,相对于Zn-Fe-HTlcs提高了45倍。
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