金屬氧化物納米復(fù)合材料的制備及其去除水中氟的機(jī)理研究
發(fā)布時(shí)間:2021-03-05 15:30
地下水中的高氟污染問題長期存在,并持續(xù)威脅著生態(tài)環(huán)境和人類健康,去除水中氟化物的研究工作顯得尤為重要。在眾多已有的去除水中氟的技術(shù)中,吸附法由于其效果好、成本低的特點(diǎn),受到了廣泛的關(guān)注。利用吸附法來處理水中氟的關(guān)鍵在于吸附材料的吸附效率及使用成本,而現(xiàn)有的常規(guī)吸附材料存在著吸附速率較慢、吸附容量低及使用成本較高的不足之處。納米材料具有小尺寸的大比表面的特點(diǎn),其表面原子配位不飽和導(dǎo)致大量表面官能團(tuán)的存在而有著很高的化學(xué)活性。在表界面過程中,納米吸附材料表現(xiàn)出高吸附親和力和高吸附能力,應(yīng)用納米材料去除水中的有害物氟具有廣闊的應(yīng)用前景。通過優(yōu)化的制備方法合成了三種納米吸附材料,并系統(tǒng)地研究了它們對氟的吸附效果和吸附機(jī)理,主要研究內(nèi)容如下:(1)采用水熱法,經(jīng)過對制備方法的優(yōu)化,在Fe/Al摩爾比為3:1,溫度為120℃反應(yīng)12h的簡單合成條件下制備一種鐵鋁層狀雙氫氧化物材料(Fe-Al LDH),并研究了該材料的除氟性能。對Fe-Al LDH的吸附動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明,吸附過程符合Langmuir模型。動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)符合擬二級動(dòng)力學(xué)模型,除氟過程主要為化學(xué)吸附。pH影響的研究結(jié)果表明,該Fe-Al...
【文章來源】:安徽建筑大學(xué)安徽省
【文章頁數(shù)】:92 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
地下水的氟污染發(fā)生地區(qū)中國是高氟區(qū)域,除了上海和海南地區(qū),全國大部分地區(qū)都曾出現(xiàn)飲用水中
安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法172.4吸附劑的表征方法2.4.1X射線衍射(XRD)圖2-3X射線衍射儀X射線衍射儀(X-rayPowderDiffractometer,XRD)是一種用于物相分析的檢測設(shè)備,利用衍射原理,可以精確測定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、織構(gòu)及應(yīng)力,精確地進(jìn)行物相分析、定性分析和定量分析[28]。文中制得材料的晶體結(jié)構(gòu)通過X射線衍射儀表征測得,所有合成材料的XRD圖譜均在10~80°的2θ范圍內(nèi)掃描測定。對吸附劑的XRD圖譜進(jìn)行分析,與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)PDF卡片進(jìn)行比對,可以初步判斷樣品的物相組成、結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度,從而了解其主要成分。測試前將干燥的樣品研磨成均勻細(xì)膩的粉末,將少量樣品放入樣品臺凹槽中,使用玻璃蓋板填平壓實(shí),樣品臺置于測試臺中央,關(guān)閉儀器艙門后,選擇預(yù)設(shè)程序啟動(dòng)儀器進(jìn)行掃描測試。2.4.2傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法18圖2-4傅里葉變換紅外光譜儀吸附劑的紅外光譜由傅里葉變換紅外光譜儀(FourierTransformInfraredSpectrometer,FT-IRSpectrometer)測得,傅里葉變換紅外光譜是一種用于獲取吸收和發(fā)射固體、液體或氣體的紅外光譜的技術(shù)。FT-IR光譜儀可同時(shí)收集寬光譜范圍內(nèi)的高光譜分辨率數(shù)據(jù),應(yīng)用范圍廣,屬于非色散型紅外吸收光譜儀。與色散光譜儀相比,它具有顯著的優(yōu)勢,色散光譜儀僅可測量狹窄波長范圍內(nèi)的強(qiáng)度。其中傅里葉變換是指:需要進(jìn)行傅立葉變換這一數(shù)學(xué)過程將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際光譜[29-31]。本文中主要利用紅外光譜圖譜判斷樣品吸附氟前后表面官能團(tuán)的變化,以助于更加深入地解釋吸附材料的除氟機(jī)理。紅外光譜的制樣方法采用溴化鉀壓片法,加入的溴化鉀用于背景矯正,在使用前120℃干燥4h以上并研磨過篩以避免結(jié)塊,保證制樣的透光度。將約0.1g溴化鉀加入瑪瑙研缽中,再加入待測樣品(其質(zhì)量約為溴化鉀的1/100),按固定方向研磨,充分研磨后將混合粉末置于紅外燈下干燥,再將粉末加入模具,抽真空后加壓得到透明樣品,即可放入儀器進(jìn)行測試。2.4.3掃描電鏡(SEM)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]金屬基吸附劑除氟研究進(jìn)展[J]. 唐瑾,陳志莉. 水處理技術(shù). 2019(11)
[2]Preparation and Characterization of Mg/Al/Fe Hydrotalcite with Superb Absorption Capacity toward Congo Red[J]. 楊凱,杜毅,沈潔,Lü Xingjie,LI Zhongfu,CHEN Zhongtao,FENG Yibing,DU Minxing,ZHU Chaofeng. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science). 2019(04)
[3]碳納米管/羥基磷灰石復(fù)合材料對水體F-的去除研究[J]. 章萍,楊陳凱,馬若男,湯慶子,吳代赦. 中國環(huán)境科學(xué). 2019(01)
[4]Mg-Al-Zr金屬復(fù)合氧化物除氟影響因素[J]. 周康根,劉行,汪愛河,彭長宏,何德文. 現(xiàn)代化工. 2017(08)
[5]含氟廢水處理方法綜述[J]. 馬明,胡文濤. 江西化工. 2011(01)
[6]納米材料的表面修飾與應(yīng)用[J]. 張萬忠,喬學(xué)亮,陳建國,王洪水. 化工進(jìn)展. 2004(10)
博士論文
[1]鋁基吸附劑的制備、表征及對F-的吸附性能研究[D]. 許乃才.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院青海鹽湖研究所) 2017
碩士論文
[1]高氟廢水除氟新技術(shù)研究[D]. 劉鴻飛.昆明理工大學(xué) 2017
[2]類水滑石化合物對氟離子吸附性研究[D]. 郭宇.太原理工大學(xué) 2015
[3]水滑石的制備及其吸附去除砷氟性能研究[D]. 伍新花.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[4]系列材料處理低濃度含氟地下水的研究[D]. 黎原小溪.天津城市建設(shè)學(xué)院 2008
本文編號:3065437
【文章來源】:安徽建筑大學(xué)安徽省
【文章頁數(shù)】:92 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
地下水的氟污染發(fā)生地區(qū)中國是高氟區(qū)域,除了上海和海南地區(qū),全國大部分地區(qū)都曾出現(xiàn)飲用水中
安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法172.4吸附劑的表征方法2.4.1X射線衍射(XRD)圖2-3X射線衍射儀X射線衍射儀(X-rayPowderDiffractometer,XRD)是一種用于物相分析的檢測設(shè)備,利用衍射原理,可以精確測定物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、織構(gòu)及應(yīng)力,精確地進(jìn)行物相分析、定性分析和定量分析[28]。文中制得材料的晶體結(jié)構(gòu)通過X射線衍射儀表征測得,所有合成材料的XRD圖譜均在10~80°的2θ范圍內(nèi)掃描測定。對吸附劑的XRD圖譜進(jìn)行分析,與現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)PDF卡片進(jìn)行比對,可以初步判斷樣品的物相組成、結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度,從而了解其主要成分。測試前將干燥的樣品研磨成均勻細(xì)膩的粉末,將少量樣品放入樣品臺凹槽中,使用玻璃蓋板填平壓實(shí),樣品臺置于測試臺中央,關(guān)閉儀器艙門后,選擇預(yù)設(shè)程序啟動(dòng)儀器進(jìn)行掃描測試。2.4.2傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)
安徽建筑大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章實(shí)驗(yàn)材料與方法18圖2-4傅里葉變換紅外光譜儀吸附劑的紅外光譜由傅里葉變換紅外光譜儀(FourierTransformInfraredSpectrometer,FT-IRSpectrometer)測得,傅里葉變換紅外光譜是一種用于獲取吸收和發(fā)射固體、液體或氣體的紅外光譜的技術(shù)。FT-IR光譜儀可同時(shí)收集寬光譜范圍內(nèi)的高光譜分辨率數(shù)據(jù),應(yīng)用范圍廣,屬于非色散型紅外吸收光譜儀。與色散光譜儀相比,它具有顯著的優(yōu)勢,色散光譜儀僅可測量狹窄波長范圍內(nèi)的強(qiáng)度。其中傅里葉變換是指:需要進(jìn)行傅立葉變換這一數(shù)學(xué)過程將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為實(shí)際光譜[29-31]。本文中主要利用紅外光譜圖譜判斷樣品吸附氟前后表面官能團(tuán)的變化,以助于更加深入地解釋吸附材料的除氟機(jī)理。紅外光譜的制樣方法采用溴化鉀壓片法,加入的溴化鉀用于背景矯正,在使用前120℃干燥4h以上并研磨過篩以避免結(jié)塊,保證制樣的透光度。將約0.1g溴化鉀加入瑪瑙研缽中,再加入待測樣品(其質(zhì)量約為溴化鉀的1/100),按固定方向研磨,充分研磨后將混合粉末置于紅外燈下干燥,再將粉末加入模具,抽真空后加壓得到透明樣品,即可放入儀器進(jìn)行測試。2.4.3掃描電鏡(SEM)
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]金屬基吸附劑除氟研究進(jìn)展[J]. 唐瑾,陳志莉. 水處理技術(shù). 2019(11)
[2]Preparation and Characterization of Mg/Al/Fe Hydrotalcite with Superb Absorption Capacity toward Congo Red[J]. 楊凱,杜毅,沈潔,Lü Xingjie,LI Zhongfu,CHEN Zhongtao,FENG Yibing,DU Minxing,ZHU Chaofeng. Journal of Wuhan University of Technology(Materials Science). 2019(04)
[3]碳納米管/羥基磷灰石復(fù)合材料對水體F-的去除研究[J]. 章萍,楊陳凱,馬若男,湯慶子,吳代赦. 中國環(huán)境科學(xué). 2019(01)
[4]Mg-Al-Zr金屬復(fù)合氧化物除氟影響因素[J]. 周康根,劉行,汪愛河,彭長宏,何德文. 現(xiàn)代化工. 2017(08)
[5]含氟廢水處理方法綜述[J]. 馬明,胡文濤. 江西化工. 2011(01)
[6]納米材料的表面修飾與應(yīng)用[J]. 張萬忠,喬學(xué)亮,陳建國,王洪水. 化工進(jìn)展. 2004(10)
博士論文
[1]鋁基吸附劑的制備、表征及對F-的吸附性能研究[D]. 許乃才.中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院青海鹽湖研究所) 2017
碩士論文
[1]高氟廢水除氟新技術(shù)研究[D]. 劉鴻飛.昆明理工大學(xué) 2017
[2]類水滑石化合物對氟離子吸附性研究[D]. 郭宇.太原理工大學(xué) 2015
[3]水滑石的制備及其吸附去除砷氟性能研究[D]. 伍新花.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 2012
[4]系列材料處理低濃度含氟地下水的研究[D]. 黎原小溪.天津城市建設(shè)學(xué)院 2008
本文編號:3065437
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