功能化硅藻土材料对水中二价汞离子的去除研究

来源 :苏州科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alggg
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
现代工业化的快速发展导致了多种污染物的产生,尤其是重金属污染,对环境和公众的健康都造成了严重的影响。而汞作为一种特殊的重金属,因其持久性、高生物蓄积性以及难降解性变得极为危险,并且水中的二价汞很容易在某些细菌或者微生物的作用下转化为更加致命的甲基汞。如何控制环境中的汞污染已成为人类社会面临的重大课题之一。论文以天然硅藻土作为基底材料,通过不同的材料对其改性,制备出功能化的硅藻土基复合吸附剂,用于去除水溶液中的二价汞离子(Hg2+)。论文研究了材料的制备、影响因子、最佳吸附条件、吸附容量、动力学、等温线、热力学、选择吸附性、可再生性等。通过一系列表征手段SEM、TEM、FT-IR、VSM、BET、XPS、Zeta电位等揭示材料的微观和宏观的形态结构,分析了材料的优势和吸附能力以及再生效果。最后,通过表征结果进行深入的机理分析,研究成果如下:(1)DMT/CoFe2O4-ATP对水溶液中Hg2+的吸附研究通过水热合成法制备出磁性纳米粒子CoFe2O4包裹的硅藻土,随后将氨基硅烷偶联剂APTES接枝在磁性硅藻土表面,最后采用原位聚合法制得聚(3-氨基硫苯酚)磁性硅藻土基复合材料DMT/CoFe2O4-ATP,开展对水中的二价汞吸附研究。结果表明:DMT/CoFe2O4-ATP对水中二价汞的吸附在汞原液初始浓度C0=37 mg/L,pH=7.8,T=39℃以及吸附剂投加量为0.07 g/L时可达269.81mg/g。吸附主要是通过离子交换以及配位螯合作用实现对Hg2+的去除。经拟合分析,DMT/CoFe2O4-ATP对Hg2+的吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温模型,属于单分子层化学吸附,热力学数据分析表明吸附过程为自发的吸热反应。论文制备出的功能化磁性硅藻土基复合材料,所采用的改性剂聚(3-氨基硫苯酚)对水中的二价汞具有良好的去除效果,并且在其他重金属离子共存的情况下,对汞离子具有优异的选择吸附性,去除率可达98.9%。再生实验结果表明经过5次解吸-吸附循环之后,材料吸附量仍可达230.97 mg/g。(2)MCM-41-cPpyTh对水溶液中Hg2+的吸附研究以天然硅藻土为原料,CTAB为模板剂,采用水热法制备出介孔材料MCM-41,再通过化学氧化聚合法将含N、S杂原子聚合物cPpyTh负载于介孔分子筛MCM-41表面,形成MCM-41-cPpyTh复合吸附剂。吸附结果表明,MCM-41-cPpyTh对二价汞的吸附在初始浓度C0=45.1 mg/L,pH=8.1,T=37.9℃以及吸附剂投加量为0.064g/L时可达537.15 mg/g。经拟合分析,MCM-41-cPpyTh对水中二价汞的吸附符合伪二级动力学以及Langmuir等温模型,属于单分子层吸附。热力学数据分析表明吸附剂吸附二价汞的过程是自发的吸热反应。MCM-41-cPpyTh经5次解吸-吸附循环之后吸附量仍能保持在87%以上。表征分析显示:介孔分子筛大比表面积和高孔隙度极大方便了汞离子进入配体位点,吸附剂主要是通过离子交换以及静电吸引以达到去除水中二价汞的目的。采用天然硅藻土材料作为基底材料,极大降低了材料的合成成本,拓宽了硅藻土的应用领域,实现了高效利用天然矿产资源的目的。
其他文献
报纸
元荡地处江苏省苏州市吴江区,是一处横跨上海和江苏的核心跨界水体,是苏州市重要的界湖之一,也是太湖流域典型的浅水湖泊之一。随着城市化进程的加剧,人类活动导致大量营养物质的流入使元荡富营养化趋势开始加剧。磷元素作为影响湖泊富营养化的主要元素,通过对元荡磷元素的研究能对元荡磷元素控制和减缓富营养化进程提供理论参考,并为太湖流域等相似水域提供一定的理论基础。本研究以太湖流域典型淡水浅水湖泊—元荡为例,通过
学位
全氟化合物(perfluoroalkyl substances,PFASs)是一类新型的持久性有机污染物,PFASs具有环境持久性、生物累积性和致癌致畸性,其环境问题近年来备受国内外学者关注。本论文对地处淮河流域的南水北调东线工程节点湖泊(南四湖、骆马湖、洪泽湖和高邮湖)表层水、沉积物及水生生物中的PFASs浓度进行监测,分析不同介质中PFASs的赋存特征,评估其生态风险及健康风险,为PFASs管
学位
低浓度甲烷是甲烷排放的主要形式,具有浓度低、难利用、大排量的特点,对于采用无组织排放处理的部分填埋气、煤矿通风气等低浓度甲烷,生物过滤器(BF)能有效减小低浓度甲烷导致的环境风险和温室效应。本文利用垃圾填埋场渗滤液为菌种来源富集培养甲烷氧化微生物,利用短期培养获取的菌液启动运行非生物填料好氧甲烷生物过滤器,研究生物过滤器的甲烷去除效率及其影响因素,在此基础上对实际的生活垃圾填埋场的浓度甲烷生物过滤
学位
微生物燃料电池耦合阳极反硝化脱氮体系(C-MFC)可同步实现废水处理和产电,外加电子介体有助于提高MFC的脱氮产电能力。本研究将FeS2引入阳极构建Pyr-MFC系统,评估了不同操作条件下Pyr-MFC脱氮产电性能的提升效果,探究了FeS2介导的电子转移途径和微生物结构变化,进一步分析了脱氮产电机理。具体的实验内容、结果和结论如下:首先评估了硫铁矿促进体系脱氮产电性能。在所设置的不同C/N比条件下
学位
城市污泥产生于污水的生物处理过程。目前,我国的污泥多数是进行填埋,具有二次污染隐患。厌氧消化是污泥的最佳处理技术之一,且它在对污泥进行处理的过程中还能够产生能源,如甲烷。但由于难破壁的微生物细胞、复杂的絮状物结构、难降解的有机物等导致有机固体降解率和厌氧消化速率还处于较低水平。已有研究表明,对污泥进行热碱预处理以及在污泥厌氧系统中加入外源物可以提高厌氧消化效率。因此,本研究先对污泥进行热碱处理,接
学位
反硝化厌氧甲烷氧化过程(DAMO)是以甲烷为电子供体、硝酸盐/亚硝酸盐为电子受体的生物化学过程,对于自然环境中的甲烷减排效应起到了不可忽视的作用。同时,相比于传统的污水脱氮工艺(需要外加有机碳源),DAMO过程可以原位利用污泥厌氧消化产生的甲烷、从而实现能源的循环利用。鉴于DAMO过程在自然环境中的生态分布和生态功能还未被完全认识,同时DAMO微生物富集过程较长、且易受外界条件影响,限制了其在污水
学位
苏州市作为长三角重要的中心城市之一,生态环境一直备受关注。近年来苏州市经济迅速发展,人口增加,土地利用开发程度加大,土地利用空间格局发生转变,耕地、水域等生态用地不可避免地转变为建设用地,生境破碎化加剧,生态安全风险上升。本文以苏州市为研究对象,基于2010年和2018年的土地利用数据,采用CLUE-S模型对苏州市土地利用空间分布进行模拟检验,模拟2030年自然增长情景下的土地利用变化,并与生态保
学位
农贸蔬菜废弃物产量巨大,富含的营养成分与天然有机肥相当,但目前我国大部分农村中小型蔬菜基地以及集散地所产生的蔬菜废弃物仍旧采用乱堆乱放和挖坑填埋的方法,既浪费资源也破坏环境。采用好氧堆肥的方式进行处理是可取的,但蔬菜废弃物具有含水率高和碳氮比低等问题,需要寻找合适的堆肥工艺条件。农贸蔬菜废弃物堆肥多采用有机固废物的堆肥方式及相应工艺参数,忽略了农贸蔬菜废弃物独有的特点。此外,多数研究仅针对单一参数
学位
近年来,随着产业结构调整和土地利用方式转化,重污染工业企业不断关闭与搬迁,工业企业遗留场地大量土壤和地下水污染严重问题亟待解决,其中,最典型的化工场地污染物是1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)。1,2-DCA作为一种重要的化工原料,其具有致癌、致畸、致突变效应会对人体健康造成危害,同时其具有易迁移和难降解的特点会对生态环境造成污染。1,2-DCA污染地下水主要修复方法有异位修复、原位修复、监测自然
学位