论文部分内容阅读
纳米二氧化锰和氧化石墨是两种廉价高效的净水材料,对水中的铅、镉、汞等重金属污染物有很好的吸附去除能力,然而,两者都有缺点限制其在水处理中的应用。纳米二氧化锰是极细的颗粒物,易溶于水,水处理后极难从水中分离,造成了二次污染和材料浪费;氧化石墨对水中的砷去除能力极低,且易溶于水。纳米二氧化锰的固载化和氧化石墨的改性是目前两者作为吸附材料去除水中重金属的研究热点和难点,对两者在水处理中的推广应用有很重要的意义。目的制备固载型纳米二氧化锰,以解决其不易与水分离难题,选择砷和汞作为重金属污染物代表,考察固载后纳米二氧化锰对水中砷和汞的吸附去除效果;制备巯基改性的氧化石墨,以提高其对水中砷的吸附去除能力。方法(1)采用溶液共混法制备壳聚糖固载纳米二氧化锰复合膜,用扫描电子显微镜、X射线衍射分析复合膜的形貌和结构特征,并考察复合膜对水中砷和汞的去除性能。(2)采用化学键合法,以三巯基丙基三甲氧基硅烷为改性剂,制备巯基改性氧化石墨,用扫描电子显微镜、x射线衍射仪、x射线光电子能谱仪和红外光谱仪分析巯基改性氧化石墨的结构和成分,并考察巯基改性氧化石墨对水中砷的去除性能。结果(1)壳聚糖固载纳米二氧化锰复合膜对初始浓度为4mg/L砷溶液的最佳吸附条件为pH=2,温度为25℃,吸附剂用量为4g/L,砷的去除率达98.88%,理论最大吸附量为13.33mg/g,等温吸附线符合Freundlich模型,吸附动力学符合准二级模型;对初始浓度为2mg/L的汞溶液的最佳吸附条件为pH=6,温度为25℃,吸附剂用量为2g/L,汞的去除率达到96.82%,等温吸附线符合Langmuir模型,最大吸附量为92.59mg/g,吸附动力学符合准二级模型。(2)巯基改性后氧化石墨对水中砷的去除率明显提高,吸附动力学符合准二级模型,吸附温度为45℃,pH=2时由Langmuir模型拟合得到的最大吸附量为24.45mg/g。结论(1)纳米二氧化锰成功固载到壳聚糖膜上,并分布均匀,壳聚糖固载纳米二氧化锰膜不溶于水,易从水中回收,解决了纳米二氧化锰难回收的难题;该复合膜对水中的砷和汞都有很好的吸附去除效果。(2)成功制备了巯基改性的氧化石墨,改性后氧化石墨对水中砷的去除能力明显提高,并且不溶于水,容易从水中分离。