多级结构铁基介孔材料的合成、表征及其除砷性能研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jedy2008
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砷是一种高毒元素,且具有“三致效应”的污染物,被列为水中优先控制污染物之一。伴随着饮用水砷标准的提高,去除水体中砷、保障饮用水安全是亟待解决的问题。因此寻找一种高效,简便,经济的除砷方法具有重大意义。吸附法以其方便、廉价、实用、可再生等优点而被广泛应用于水体砷处理中,作为吸附法核心的吸附剂更是关键中的关键。本文以Fe-MS、 Fe-RMS、铁铝复合材料为吸附剂,探讨研究其在水体中的除砷性能。本论文主要包括以下几部分内容:1. Fe-RMS的合成、表征及其对水体As(V)吸附性能研究通过微乳液法,在碱性条件下水解铁源、硅源一步合成铁基辐射介孔微球,通过此法可合成出形貌完整、尺寸规格的辐射介孔微球(Fe-RMS)。对Fe-RMS进行表征,发现其具有很高的比表面积(1000m2/g),规整的孔径(d=2.5nm)。以Fe-RMS为吸附剂,进行As(V)吸附性能实验发现,其在pH=3~7时对As(V)有较高的去除率,通过对Langmuir、Freundlich吸附等温吸附模型的拟合现其有较大的吸附量(11.52mg/g),且对As(V)的吸附是利于进行的,其动力学特征符合准二级动力学特征,具有良好的吸附性能,吸附机理为结合稳定的球内络合,不会二次污染水体。2. Fe-MS的合成、表征及其对水体As(V)吸附性能研究通过水热法,加以超声辅助,并控制陈化条件、相分离时间,可合成SBA-15微球,再通过浸渍法载铁可得载铁介孔微球(Fe-MS)。对Fe-MS进行表征,发现其具有较高的比表面积(407.5m2/g),规整的孔径(d=3.7、5.3)。以此为吸附剂,进行As(V)吸附性能实验发现,在pH=3-4时,对微量As(V)的去除率可达到99%,保证出水砷浓度在饮用水允许浓度范围内,很好的弥补了一些吸附剂在低砷浓度下去除效果差的问题。对其进行等温线、动力学实验研究,发现其可以很好的符合Langmuir吸附等温模型,其动力学性能符合准二级动力学特征,通过离子强度影响实验可判断其与As(V)的吸附为结合稳定的球内络合,吸附稳定不会二次污染水体。3.铁铝复合氧化物的除砷性能研究通过研磨法配置不同铁铝比的铁铝复合吸附剂,并把其用于水体As(V)的吸附。研究发现,复合吸附剂有较广泛的pH适用范围(3-10),Langmuir、Freundlich吸附等温吸附模型都可以很好的描述复合吸附剂对As(V)的吸附,且随着氧化铁的比例增加(Fe:Al=1:9、5:5、9:1),饱和吸附量亦增加(1.7mg/g、3.33mg/g、7.03mg/g)。吸附动力学符合准二级动力学方程,随着氧化铝比例的上升(Fe:Al=1:9、5:5、9:1),准二级动力学常数亦上升(0.4659g.mg-1·min-1、0.2571g·mg-1·min-1、0.1451g.mg-1·min-1)。本论文合成的Fe-RMS、Fe-MS都具有微球结构,相比于普通粉末状吸附剂具有良好的水力性能,而铁铝复合吸附剂具有成本低廉,制作方法简单易操作等优点,在出水要求不是很高的废水除砷中具有良好的应用前景。
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