改性牡蛎壳材料去除Cr(Ⅵ)离子的研究

论文摘要

Cr(Ⅵ)离子毒性大，污染源广，危害大。处理含Cr(Ⅵ)离子废水一直是科研的重点。宁德市是沿海城市，废弃牡蛎壳数量巨大，造成严重的环境污染与资源浪费。本工作利用牡蛎壳这一废弃钙资源，经过硅微粉改性，将牡蛎壳中的碳酸钙改性为硅酸钙水合物，用来吸附含Cr(VI)离子模拟废水。本工作立足以废治废，探究牡蛎壳及硅微粉改性牡蛎壳材料对Cr(VI)离子的吸附，从而为将废弃的牡蛎壳应用于控制铬污染打下一定的基础。本工作探究了硅微粉改性牡蛎壳材料的制备工艺条件；未改性牡蛎壳和硅微粉改性牡蛎壳材料对Cr(VI)离子的吸附条件的选择，如：吸附时间、吸附温度、吸附浓度、溶液初始pH值等对去除效果的影响；探究了以改性牡蛎壳材料为固定床对Cr(VI)离子的动态吸附实验研究。同时，利用环境扫描电镜、能谱分析、XRD等对吸附材料进行表征。本工作得出的结论如下：以未改性牡蛎壳为吸附材料，从未改性牡蛎壳细度、初始Cr(VI)离子模拟废水浓度、环境温度、吸附时间、溶液pH值等方面对未改性牡蛎壳去除Cr(VI)离子的效果进行研究；结果表明：未改性牡蛎壳不适宜用于处理Cr(VI)离子废水。探讨了改性牡蛎壳制备工艺（烧结过程和水热过程）中的烧结温度、水热温度、水热时间3个工艺条件对改性牡蛎壳材料去除Cr(VI)离子效果的影响；通过实验得出较佳工艺条件为：烧结温度650℃，水热温度120℃，水热时间12h。以改性牡蛎壳材料为吸附材料，从初始Cr(VI)离子模拟废水浓度、环境温度、吸附时间、溶液pH值等方面对改性牡蛎壳去除Cr(VI)离子的效果进行研究；结果表明：改性牡蛎壳材料去除Cr(VI)离子的能力比未改性牡蛎壳材料有很大提高，在处理含Cr(VI)离子废水方面有着应用前景。以改性牡蛎壳为吸附材料进行动态吸附实验研究表明：改性牡蛎壳材料作为一种新型的吸附剂材料，单位改性材料吸附剂的工作吸附量约0.12mg Cr(VI)，虽然在工作吸附量方面有不足之处，但仍是具有一定去除Cr(VI)离子能力的有效吸附剂；考虑到这是以废治废的新方法以及改性牡蛎壳材料的低成本，可以进一步研究该吸附剂，以提升处理能力。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 牡蛎壳的结构与应用
• 1.2 铬污染来源、特点及危害
• 1.2.1 铬污染来源
• 1.2.2 含铬废水特点
• 1.2.3 铬污染的危害
• 1.3 Cr（VI）离子废水处理方法简述
• 1.3.1 化学法
• 1.3.2 膜分离法
• 1.3.3 吸附法
• 1.3.4 离子交换法
• 1.3.5 气浮法
• 1.3.6 生化法
• 1.3.7 生物吸附法
• 1.4 研究内容及其意义
• 1.4.1 研究意义
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 研究的创新点
• 第二章 未改性牡蛎壳去除 Cr（VI）离子的研究
• 2.1 实验材料与仪器
• 2.2 实验原理
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 实验试剂
• 2.3.2 Cr（VI）离子标准曲线的绘制
• 2.3.3 Cr（VI）离子浓度测定
• 2.3.4 计算公式
• 2.4 吸附实验步骤
• 2.4.1 影响吸附效果因素实验
• 2.4.2 通过 SEM、 EDS 和 XRD 表征未改性牡蛎壳
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 起始 Cr（VI）离子模拟废水浓度的影响
• 2.5.2 牡蛎壳粉末粒度的影响
• 2.5.3 环境温度的影响
• 2.5.4 吸附时间的影响
• 2.5.5 Cr（VI）离子模拟废水溶液 pH 值的影响
• 2.5.6 未改性牡蛎壳的微观结构
• 2.6 本章小结
• 第三章 改性牡蛎壳材料的制备及表征
• 3.1 实验材料与仪器
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验仪器及药品
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 原料预处理
• 3.2.2 样品制备
• 3.2.3 烧结过程
• 3.2.4 水热过程
• 3.2.5 Cr（VI）离子测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 烧结温度对改性牡蛎壳吸附性能的影响
• 3.3.2 水热温度对改性牡蛎壳吸附性能的影响
• 3.3.3 水热时间对改性牡蛎壳吸附性能的影响
• 3.3.4 改性牡蛎壳材料的表征
• 3.4 本章小结
• 第四章 改性牡蛎壳材料去除 Cr（VI）离子的研究
• 4.1 实验材料与仪器
• 4.2 实验原理
• 4.3 实验方法
• 4.3.1. 主要实验试剂
• 4.3.2 Cr（VI）的浓度测定
• 4.3.3 计算公式
• 4.3.4 吸附效果因素实验
• 4.3.5 通过 SEM、 XRD、 EDX 表征材料微观结构
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 初始 Cr（VI）离子浓度对改性牡蛎壳材料吸附效果的影响
• 4.4.2 环境温度对改性牡蛎壳材料吸附效果的影响
• 4.4.3 吸附时间对改性牡蛎壳材料吸附效果的影响
• 4.4.4 溶液 pH 值对改性牡蛎壳材料吸附效果的影响
• 4.4.5 材料的微观表征
• 4.5 本章小结
• 第五章 改性牡蛎壳材料对含 Cr（VI）离子的动态吸附实验研究
• 5.1 实验材料、仪器及装置
• 5.2 实验原理
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 Cr（VI）离子测定
• 5.3.2 动态吸附操作过程
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 第一组实验
• 5.4.2 第二组实验
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介
• 在学期间研究成果与发表的学术论文