介孔纳米γ-Al2O3制备方法优化及其吸附性能的研究

论文摘要

随着工业的快速发展，废水处理技术日益完善和多样化，其中吸附法是近十几年发展起来的新技术，因其具有高效、简便、选择性好等优点，广泛的应用于废水中离子的去除和分离。介孔纳米γ-Al2O3作为吸附材料，具有高比表面积、高孔容、吸附能力强、化学稳定性好等特点。本实验利用廉价的工业级无机铝盐、碳酸氢铵与表面活性剂（CTAB）采用溶胶-凝胶法制备出高比表面积的介孔纳米γ-Al2O3，利用静态吸附法对工业废水进行处理。采用XRD、TEM和BET等分析手段，对样品的形貌、组成、孔结构进行分析，探讨了合成工艺参数：干燥温度、陈化时间、煅烧温度与保温时间对介孔纳米γ-Al2O3性能的影响；同时研究了吸附剂投加量、吸附时间、pH值等单因素对废水中阴离子、重金属离子的去除效果的影响，并分别作了吸附等温模型分析。实验结果表明：湿凝胶陈化48h后，在60℃温度下干燥，经过450℃煅烧，保温3h后获得纳米γ-Al2O3性能较好，比表面积可达415m2/g，孔径为4.937nm。最佳吸附条件为：pH在5-7时，其对SO42-、F-的吸附容量为25.6mg/g、32.3mg/g；pH在6-9时，其对Pb2+、Cu2+的吸附容量为10.8mg/g、12.5mg/g；对各离子进行吸附模型的研究，结果表明：介孔纳米γ-Al2O3在中性常温条件下吸附SO42-、F-的吸附模型均符合Freundlich等温吸附，且直线相关系数均达到0.9以上；介孔纳米γ-Al2O3在中性常温条件下吸附Pb2+、Cu2+的吸附模型均符合Langmuir等温吸附，且直线相关系数在0.9以上。自行设计一套动态吸附试验装置，对SO42-、F-的吸附效果进行了动态试验研究，其结果为：在过水流量为25L/h，循环3次后，自制吸附小球对SO42-、F-的去除率可达34.7%和48.9%。本实验的研究可以对高浓度废水的治理提供一定的实验指导，对其它工业废水的处理和净化有一定的参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 介孔纳米材料
• 1.1.1 常见氧化铝的晶型
• 1.1.2 氧化铝的形成机理
• 1.2 介孔材料吸附剂及介孔氧化铝的研究现状
• 1.2.1 介孔材料吸附剂
• 1.2.2 介孔氧化铝的研究现状
• 2O₃吸附机理'>1.2.3 γ-Al₂O₃吸附机理
• 2O₃吸附效果的因素'>1.2.4 影响介孔纳米γ-Al₂O₃吸附效果的因素
• 1.3 工业废水处理现状
• 1.3.1 工业废水的特点
• 1.3.2 工业废水中污染物类型及其危害
• 1.3.3 工业废水处理技术
• 1.3.4 不同种类工业废水处理方法
• 1.4 研究意义及内容
• 1.4.1 课题的研究意义
• 1.4.2 课题的研究内容
• 2 实验方法和性能分析测试
• 2.1 实验药品及仪器
• 2O₃的制备方法'>2.2 介孔纳米γ- Al₂O₃的制备方法
• 2.3 检测方法
• 2.4 溶液配制和测定
• 4^2-溶液的配制和检测'>2.4.1 SO₄^2-溶液的配制和检测
• -溶液的配制和检测'>2.4.2 F^-溶液的配制和检测
• 2+溶液的配制和检测'>2.4.3 Pb²⁺溶液的配制和检测
• 2+溶液的配制和检测'>2.4.4 Cu²⁺溶液的配制和检测
• 2O₃性能分析'>3 介孔纳米γ-Al₂O₃性能分析
• 3.1 吸附性能检测
• 2O₃对 SO₄^2-的去除率'>3.1.1 以 1g/LCTAB 为模板剂制备的纳米γ-Al₂O₃对 SO₄^2-的去除率
• 2O₃对 SO₄^2-的去除率'>3.1.2 以 2g/LCTAB 为模板剂制备的纳米γ-Al₂O₃对 SO₄^2-的去除率
• 3.1.3 去除效果分析
• 2O₃性能影响'>3.2 不同干燥温度对介孔纳米γ－Al₂O₃性能影响
• 3.2.1 XRD 分析
• 3.2.2 TEM 分析
• 3.2.3 BET 及 BJH 分析
• 3.3 不同影响因素正交试验分析
• 3.4 本章小结
• 4 静态吸附实验研究
• 2O₃对阴离子的吸附'>4.1 介孔纳米γ- Al₂O₃对阴离子的吸附
• 2O₃对 SO₄^2-的吸附'>4.1.1 介孔纳米γ- Al₂O₃对 SO₄^2-的吸附
• 2O₃对 F-的吸附'>4.1.2 介孔纳米γ- Al₂O₃对 F-的吸附
• 2O₃对重金属离子的吸附'>4.2 介孔纳米γ- Al₂O₃对重金属离子的吸附
• 2O₃对 Pb²⁺的吸附'>4.2.1 介孔纳米γ- Al₂O₃对 Pb²⁺的吸附
• 2O₃对 Cu²⁺的吸附'>4.2.2 介孔纳米γ- Al₂O₃对 Cu²⁺的吸附
• 4.3 本章小结
• 5 动态吸附试验研究
• 5.1 实验内容及步骤
• 2O₃颗粒的制备'>5.2 介孔纳米γ-Al₂O₃颗粒的制备
• 5.3 试验方法
• 5.3.1 吸附剂投加量的确定
• 5.3.2 流量的确定
• 5.3.3 pH 值的确定
• 5.4 实验装置的设计
• 5.4.1 实验装置的确定
• 5.4.2 工作过程
• 5.5 实验结果与讨论
• 5.5.1 吸附剂用量的影响
• 5.5.2 流量的影响
• 5.5.3 pH 值的影响
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢