载铁陶瓷颗粒材料的制备、表征及除砷性能研究

论文摘要

本文以铁盐和高岭土为原料,利用溶液浸渍-活化法制备载铁陶瓷颗粒吸附材料。采用SEM、BET、IR、XRD等分析检测手段及静态等温吸附试验,考察了浸泡时间、铁盐添加量、烧结温度、造孔剂用量等工艺因素对材料微观结构及除砷性能的影响；应用正交试验的方法确定了材料的最佳制备条件；并对最佳制备条件下所制材料进行表征和除砷性能测试。结果表明：烧结温度、铁盐添加量和造孔剂用量等对材料的结构和除砷性能有明显的影响,影响大小依次为烧结温度>铁盐添加量>造孔剂用量；材料的最佳制备条件为烧结温度1300℃、铁盐添加量1.125mmol/g、造孔剂用量5%。通过SEM、BET、IR和XRD分析检测可知,材料表面充斥着大小各异的孔隙,为砷的吸附提供了广阔的表面积；材料中含有一定量的Fe-OH吸附活性位,是材料能有效除砷的又一个重要原因；材料中的铁元素主要以针铁矿（α-FeO（OH））和赤铁矿（Fe2O3）的形式存在,而烧结后的高岭土,生成稳定的莫来石结构,为铁氧化物提供了化学性质稳定、强度高的良好载。所制材料能稳定存在于水溶液中,几乎没有铁离子溢出,具有良好的机械强度；材料呈1～2mm的颗粒状,易从水体中分离；静态除砷试验结果表明,该材料对水中三价砷的去除率可达74.7%,对混合砷的去除率可达81.5%。显示出良好的除砷性能。如能合理的研究利用,将会有很好的实际应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 地下水中砷的来源及其危害
• 1.1.1 地下水中砷的来源
• 1.1.2 砷在水中的存在形态
• 1.1.3 砷的毒性及危害
• 1.2 地下水砷污染现状
• 1.3 除砷技术现状
• 1.3.1 除砷方法
• 1.3.2 除砷方法比较
• 1.4 铁、铝氧化物吸附除砷的研究概况
• 1.5 复合材料吸附除砷的研究进展
• 1.5.1 复合金属化合物
• 1.5.2 金属负载材料
• 1.6 本课题的研究意义及内容
• 1.6.1 研究意义
• 1.6.2 研究内容
• 第二章 试验材料与方法
• 2.1 试验仪器与试剂
• 2.1.1 试验仪器
• 2.1.2 试验试剂
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 阳离子交换容量的测定
• 2.2.2 铁、铝负载量的测定
• 2.2.3 水溶液中砷含量的测定
• 2.2.4 材料的表征分析
• 2.3 载铁陶瓷颗粒材料的制备方法
• 2.4 材料除砷性能的测定方法
• 2.5 原材料的选取
• 2.5.1 载体原料的选择
• 2.5.2 活性成分的选取
• 2.6 材料制备过程中工艺因素的影响
• 2.6.1 浸泡时间
• 2.6.2 活性成分添加量
• 2.6.3 烧结温度
• 2.6.4 造孔剂添加量
• 2.7 材料最佳制备条件的确定
• 2.8 材料稳定性分析
• 第三章 试验结果分析与讨论
• 3.1 原材料的选取
• 3.1.1 载体原料的选择
• 3.1.2 活性组分的选取
• 3.2 材料制备过程中工艺因素的影响
• 3.2.1 浸泡时间
• 3.2.2 铁盐添加量
• 3.2.3 烧结温度
• 3.2.4 造孔剂的添加量
• 3.3 材料最佳制备条件的确定
• 3.4 材料的表征
• 3.4.1 材料表面形态分析
• 3.4.2 材料表面官能团分析
• 3.4.3 材料晶体结构分析
• 3.5 材料性能的测定
• 3.5.1 材料除砷性能测定
• 3.5.2 材料稳定性分析
• 第四章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书