改性沸石吸附重金属及苯酚的基础研究

论文摘要

吸附法是一种简单易行，价格低廉的水处理常用方法，去除重金属离子等效果较好，且不易解析。沸石是一种天然矿物，原料来源丰富、价廉。并且由于沸石的特殊化学组成和晶体结构，其自身具有较强的催化和吸附功能，有望成为新型的污水处理材料。本文以无机絮凝剂聚合铝铁（PAFC）改性沸石、HDTMA（十六烷基三甲基溴化铵）改性沸石为主要吸附剂，以Cr（Ⅲ）、Pb2+及苯酚为主要吸附质。研究了（1）吸附时间、溶液pH值、金属离子的初始浓度、温度，离子强度等因素对PAFC改性沸石吸附废水中Cr（Ⅲ）、Pb2+的性能影响；（2）PAFC改性沸石对Cu2+、Pb2+、Zn2+单一吸附及竞争吸附，并探讨其吸附等温模型及分配系数等；（3）Ca2+、Mg2+、Na+、K+等不同价态金属离子对HDTMA有机改性沸石吸附苯酚性能的影响机制。以上实验均与未改性沸石作空白对照实验。实验结果表明：影响沸石及PAFC改性沸石吸附Cr（Ⅲ）和Pb2+的诸多因素中，金属离子的初始浓度、溶液pH值较为明显，最佳均为pH值7左右。在相同的实验条件下，PAFC改性沸石吸附Cr（Ⅲ）(5.35、4.44mg·g-1)和Pb2+(63.29、60.24mg·g-1)比原沸石具有更大的饱和吸附容量、更好的化学亲和力；在竞争体系中，两种沸石对某一金属离子的吸附量均小于单一体系。等量竞争吸附和非等量竞争吸附时，Pb2+、Cu2+及Zn2+三者的选择顺序与化学稳定性的顺序一致均为Pb> Cu>Zn。因此，金属离子的整体吸附强度顺序为Pb> Cu> Zn，吸附剂的吸附能力依次为PAFC改性沸石>原沸石。HDTMA改性沸石在净化水中苯酚时，当pH值<9时，可以忽略Na+、K+的影响，而Ca2+、Mg2+有增强的趋势。当pH值>9时，Ca2+、Mg2+对HDTMA沸石吸附苯酚的影响更加明显，原因是离子配对和吸附架桥的共同作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 沸石
• 1.1.1 天然沸石的结构与性质
• 1.1.2 沸石的改性方法
• 1.1.3 沸石的应用
• 1.2 沸石在环境内分泌干扰物治理中的国内外应用研究进展
• 1.2.1 重金属的去除
• 1.2.2 农药的去除
• 1.2.3 工业化合物的去除
• 1.3 重金属废水的水质特点及处理现状
• 1.3.1 重金属的来源及危害
• 1.3.2 重金属的处理现状
• 1.4 苯酚废水的危害及处理现状
• 1.5 问题的提出及研究意义
• 1.6 本研究的主要内容
• 1.7 技术路线
• 第二章 实验材料和方法
• 2.1 实验材料与试剂
• 2.2 实验仪器
• 2.3 溶液的配制
• 2.4 实验方法
• 2.4.1 PFC、PAC及PAFC的制备
• 2.4.2 改性沸石的制备
• 2.4.3 静态吸附实验
• 2.4.4 分析测试
• 2.4.5 吸附等温线
• 2.4.6 分配系数
• 第三章 沸石的表征
• 3.1 比表面积的测定
• 3.2 沸石孔径分析
• 3.3 沸石化学成分分析
• 3.4 沸石沉降性能的比较
• 3.5 沸石表面结构X射线衍射（XRD）分析
• 2+的实验研究'>第四章 改性沸石去除重金属Cr（Ⅲ）和Pb²⁺的实验研究
• 4.1 沸石吸附Cr（Ⅲ）的实验研究
• 4.1.1 沸石种类的影响
• 4.1.2 沸石吸附Cr（Ⅲ）的饱和容量
• 4.1.3 吸附时间的影响
• 4.1.4 Cr（Ⅲ）初始浓度的影响
• 4.1.5 温度的影响
• 4.1.6 pH值的影响
• 4.1.7 离子强度的影响
• 2+的实验研究'>4.2 沸石吸附Pb²⁺的实验研究
• 4.2.1 沸石种类的影响
• 2+的饱和容量'>4.2.2 沸石吸附Pb²⁺的饱和容量
• 4.2.3 吸附时间的影响
• 4.2.4 温度的影响
• 4.2.5 pH值的影响
• 2+初始浓度的影响'>4.2.6 Pb²⁺初始浓度的影响
• 4.2.7 离子强度的影响
• 4.3 本章小结
• 2+、Zn²⁺及Cu²⁺的竞争吸附实验'>第五章 聚合铝铁改性沸石对Pb²⁺、Zn²⁺及Cu²⁺的竞争吸附实验
• 5.1 单一组分等温吸附
• 5.2 双组分竞争等温吸附
• 5.2.1 等量竞争吸附组分
• 5.2.2 非等量竞争吸附组分
• 5.3 本章小结
• 第六章 金属阳离子对HDTMA改性沸石吸附苯酚的影响
• 6.1 前言
• 6.2 苯酚初始浓度对苯酚吸附效果的影响
• 6.3 吸附等温模型
• 6.4 吸附时间对吸附性能的影响
• 6.5 金属阳离子对吸附性能的影响
• 2+、Mg²⁺对改性沸石吸附苯酚性能的影响'>6.6 不同pH值时Ca²⁺、Mg²⁺对改性沸石吸附苯酚性能的影响
• 6.7 本章小结
• 第七章 结论与建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果