改性沸石去除废水中铅离子的研究

论文摘要

铅是一种对人体危害极大的重金属元素,它对水体产生的污染严重影响人类正常生活。目前,国内外处理含铅废水一般都采用离子交换法和化学沉淀法。离子交换法与其它方法相比,有很多优点。天然沸石虽然具有离子交换性能,但它的离子交换容量很小,难以满足工业生产的需要。本文利用改性试剂对车田沸石进行改性实验,提高其离子交换能力。本文实验表明,NaCl改性效果较好,与铅离子的平衡交换容量最大可达到0.5135mmol/g,比未改性沸石的交换容量提高了3倍。通过研究温度和pH值对交换实验的影响,本文确定在交换溶液温度为20℃、pH值近中性的条件下,钠型沸石的交换效果最好。根据钠型沸石与铅离子交换的实验数据绘制的等温离子交换曲线表明:沸石中的Na+对pb2+具有较高的选择交换性。本文计算得出在不同温度条件下,交换实验的反应标准焓变均为负值,这表明在沸石中发生的Na+与pb2+交换反应是放热过程,所以钠型沸石与pb2+的交换实验适宜在较低温度下进行。本文的交换动力学实验结果表明:在所用沸石量、交换溶液体积相同的情况下,交换溶液初始浓度越大,交换趋于平衡所需的时间越短。本文根据间接判断法得知,钠型沸石与铅离子的交换控制机理为颗粒扩散控制。经过三次再生实验处理的沸石,与铅离子的交换率可达到86.68%,循环利用效果较好。本文得出的动力学模型表达式常数虽然只是近似值,但是模型表达式可以在其对应的实验条件下简单预测交换反应的进行情况。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 含铅废水的处理
• 1.2 沸石作为离子交换剂的应用
• 1.3 论文选题背景及意义
• 第二章 沸石
• 2.1 沸石的结构与性能
• 2.1.1 沸石结构的一般特征
• 2.1.2 沸石的物理化学性质
• 2.2 沸石的加工与改性
• 2.2.1 天然沸石的工业加工方法
• 2.2.2 天然沸石的改性处理方法
• 2.3 沸石的应用
• 2.3.1 在水处理中的应用
• 2.3.2 净化空气
• 2.3.3 环境材料
• 第三章 离子交换理论及动力学简介
• 3.1 离子交换技术
• 3.1.1 离子交换技术的发展概况
• 3.1.2 离子交换技术的研究现状
• 3.1.3 离子交换技术的应用
• 3.2 离子交换剂
• 3.3 离子交换理论
• 3.3.1 晶格理论
• 3.3.2 双电层理论
• 3.3.3 唐南（Donnan）膜理论
• 3.4 离子交换平衡
• 3.4.1 平衡方程式
• 3.4.2 离子交换热力学及热力学函数
• 3.4.3 分配比与分离因数
• 3.4.4 平衡关系表达式
• 3.5 离子交换动力学
• 3.5.1 离子交换过程动力学基础
• 3.5.2 交换过程控制机理的判断
• 3.5.3 离子交换动力学模型表达式
• 第四章 沸石改性与离子交换实验
• 4.1 实验材料、仪器及方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 沸石改性实验
• 4.2.1 沸石原料处理
• 4.2.2 沸石改性
• 4.3 离子交换实验
• 4.3.1 平衡交换容量的测定
• 4.3.2 改性沸石与铅离子交换实验
• 4.3.3 钠型沸石的等温离子交换平衡曲线
• 4.3.4 平衡曲线类型的判定
• 4.3.5 相关系数与常数的计算
• 4.3.6 热力学函数值的计算
• 4.3.7 离子交换动力学曲线
• 4.3.8 交换过程控制机理的判断
• 4.3.9 离子交换动力学模型表达式的确定
• 4.3.10 再生实验
• 4.4 实验总结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文