本文關(guān)鍵詞：2線水鐵礦的相變過程及其對鎘的吸附研究

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【摘要】：水鐵礦(Fh)廣泛存在于土壤及水體環(huán)境等表生環(huán)境中,是其他鐵(氫)氧化物的前驅(qū)體,其具有較大的比表面積,對重金屬元素有良好的吸附效果,在環(huán)境中是一種非常重要的調(diào)控Fe及相關(guān)元素的地球化學(xué)循環(huán)的礦物。2線水鐵礦(Fh2)是弱結(jié)晶礦物,在環(huán)境中很不穩(wěn)定,容易向赤鐵礦和針鐵礦等鐵(氫)氧化物轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變之后的鐵(氫)氧化物對重金屬的吸附能力普遍低于2線水鐵礦。因此,在2線水鐵礦合成過程中,與Fe3+一起加入共存離子是否能夠抑制生成的2線水鐵礦老化過程,并保留2線水鐵礦對Cd~(2+)的良好的吸附效果,是我們的研究重點。本論文在合成2線水鐵礦的過程中,按照一定的Mg/Fe、Ca/Fe摩爾比加入Ca~(2+)、Mg~(2+),研究了Ca~(2+)、Mg~(2+)的存在對2線水鐵礦合成的影響,及其對合成物質(zhì)高溫老化過程中礦物晶相轉(zhuǎn)變的影響,以及老化前后的礦物在不同pH值和Cd~(2+)濃度的溶液中對Cd~(2+)的吸附效果。研究結(jié)果如下:(1)在2線水鐵礦合成過程中,Ca~(2+)的存在對2線水鐵礦的合成影響不大,而Mg~(2+)的存在對2線水鐵礦的生成有較大的影響。按照Ca/Fe摩爾比為0.1、0.5和1加入Ca~(2+)后,合成物均為2線水鐵礦,沒有其他晶體物質(zhì)生成。按照Mg/Fe摩爾比為0.1、0.5和1加入Mg~(2+)后,按照合成2線水鐵礦的方法,其合成物質(zhì)中有四方纖鐵礦出現(xiàn),并且隨著Mg~(2+)濃度的增大,生成的四方纖鐵礦的結(jié)晶程度越高。(2)Fh2系列在經(jīng)過200°C、24h老化之后,其老化產(chǎn)物中均有赤鐵礦生成,在經(jīng)過300°C、400°C老化的最終產(chǎn)物都為赤鐵礦。200°C老化之后,Fh2和Fh2-Ca系列在老化后的產(chǎn)物類型基本一致,均為結(jié)晶度不高的赤鐵礦。而Fh2-Mg系列其老化產(chǎn)物有2線水鐵礦和赤鐵礦,并隨著Mg/Fe摩爾比的升高,2線水鐵礦的比例增加。因此,Ca~(2+)的存在對Fh2-Ca系列老化基本上沒有影響,而Mg~(2+)的存在對2線水鐵礦的生成及老化有著明顯的抑制作用,并且隨著Mg/Fe摩爾比的升高,抑制作用增強。(3)Fh2系列及其老化后的Fh2-200系列在初始Cd~(2+)濃度不同的溶液中,吸附規(guī)律一致,吸附量隨著Cd~(2+)濃度的升高而升高,去除率隨Cd~(2+)濃度的升高而降低。Fh2-Ca系列對Cd~(2+)的吸附效果與Fh2基本一致,而Fh2-Mg系列對Cd~(2+)的吸附效果相對與不含Mg~(2+)的Fh2來說有所下降,這可能是由于四方纖鐵礦的生成造成的。而Fh2-200-Ca和Fh2-200-Mg系列的對Cd~(2+)的吸附效果優(yōu)于Fh2-200的吸附效果。這可能是由于Ca~(2+)、Mg~(2+)對Fh2的高溫老化的的抑制作用有關(guān)。(4)初始pH值對Fh2系列以及系列的吸附效果的影響較大,但吸附規(guī)律基本一致。隨著pH值的增大,吸附量和去除率呈“S”型變化,總體規(guī)律是吸附量和去除率隨著pH值的增加而增加。當pH值達為10或11時,吸附量和去除率趨于穩(wěn)定,去除率近100%。總體來看,2線水鐵礦不管是在老化前還是老化后,都是在堿性環(huán)境更有利于吸附去除Cd~(2+)。(5)新鮮的2線水鐵礦系列對Cd~(2+)的吸附效果從大到小依次是Fh2≈Fh2-CasFh2-Mgs。而2線水鐵礦系列經(jīng)過高溫老化后的產(chǎn)物對Cd~(2+)的吸附效果從大到小依次是Fh2-200-Ca-0.1≈Fh2-200-Mg-1Fh2-200-Ca-0.5Fh2-200-Mg-0.5Fh2-200-Mg-0.1≈Fh2-200-Ca-1Fh2-200。這是由于在2線水鐵礦合成過程中,Ca~(2+)的存在對2線水鐵礦生成影響不大,而隨Mg/Fe摩爾比的增加,其合成物質(zhì)中四方纖鐵礦結(jié)晶度越高,導(dǎo)致Fh2-Mg系列對Cd~(2+)的吸附效果較Fh2的差。同時,Mg~(2+)會在一定程度上抑制2線水鐵礦的老化過程,減緩其向赤鐵礦轉(zhuǎn)變,并且隨著Mg/Fe摩爾比的增大,抑制作用越明顯,使得Fh2-200-Mg系列的對Cd~(2+)的吸附效果優(yōu)于Fh2-200的吸附效果。(6)Fh2系列和Fh2-200系列對Cd~(2+)的等溫吸附過程符合Freundlich模型。Fh2系列的Freundlich模型親和系數(shù)Kf從大到小是Fh2Fh2-CasFh2-Mgs,說明Fh2對Cd~(2+)的吸附能力較強,而Fh2-Mg系列對Cd~(2+)的吸附能力較弱。Fh2系列的Freundlich模型親和系數(shù)Kf從大到小是Fh2-200-MgsFh2-200-CasFh2-200s,說明Fh2-200對Cd~(2+)的吸附能力相對較弱,而Fh2-200-Ca系列和Fh2-200-Mg系列對Cd~(2+)的吸附能力相對較強,與實驗結(jié)果相印證。Fh2系列和Fh2-200系列的吸附平衡常數(shù)都在1到10的范圍內(nèi),說明在此吸附環(huán)境中,Fh系列和Fh2-200系列都能夠做為有效吸附劑去除溶液中的鎘離子。在2線水鐵礦合成過程中,Ca~(2+)、Mg~(2+)的存在,在一定程度上對其老化過程有一定的抑制作用,并且使得Fh2-Ca系列和Fh2-Mg系列在老化后對Cd~(2+)的吸附量大于Fh2老化后對Cd~(2+)的吸附量,相對而言Mg~(2+)對其老化過程的抑制作用更為明顯。因此,在使用合成2線水鐵礦應(yīng)急吸附處理Cd~(2+)污染的水環(huán)境時,2線水鐵礦合成過程中加入一定量的Ca~(2+)、Mg~(2+),對2線水鐵礦吸附Cd~(2+)和長期穩(wěn)定的固定Cd~(2+)有一定的促進作用。
【關(guān)鍵詞】：2線水鐵礦 老化 抑制劑 鎘 吸附
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;P579
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 水鐵礦概況10-13
• 1.2 重金屬污染概況13-16
• 1.2.1 重金屬污染來源13-14
• 1.2.2 水體重金屬污染治理14-16
• 1.3 水鐵礦在去除重金屬方面的應(yīng)用16-18
• 1.4 論文研究意義及目的18-19
• 1.5 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線19-21
• 第2章 主要試劑、儀器及實驗內(nèi)容21-27
• 2.1 實驗試劑和儀器21-22
• 2.1.1 實驗試劑21
• 2.1.2 實驗儀器21-22
• 2.2 實驗內(nèi)容22-27
• 2.2.1 Fh2的合成22-23
• 2.2.2 對2線水鐵礦系列進行高溫老化處理23
• 2.2.3 老化前后2線水鐵礦系列的表征23-24
• 2.2.4 老化前后2線水鐵礦系列對鎘的吸附實驗24-26
• 2.2.5 吸附后溶液中Cd~(2+)濃度的檢測26-27
• 第3章 合成礦物的表征27-36
• 3.1 新鮮的Fh2、Fh2-Ca系列和Fh2-Mg系列的XRD譜圖27-28
• 3.2 Fh2系列高溫老化后的XRD譜圖28-32
• 3.2.1 Fh2高溫老化后的XRD譜圖28-29
• 3.2.2 Fh2-Ca-1 高溫老化后的XRD譜圖29-30
• 3.2.3 Fh2-Mg-1 高溫老化后的XRD譜圖30-32
• 3.3 Fh2系列 200°C老化后的XRD譜圖32-34
• 3.3.1 Fh2-Ca系列 200°C老化后的XRD譜圖32-33
• 3.3.2 Fh2-Mg系列 200°C老化后的XRD譜圖33-34
• 3.4 2 線水鐵礦老化過程中的SEM表征34-35
• 3.5 小結(jié)35-36
• 第4章 不同條件下水鐵礦系列對鎘的吸附效果36-53
• 4.1 不同條件下新鮮水鐵礦系列對鎘離子的吸附效果37-42
• 4.1.1 新鮮水鐵礦系列對不同初始濃度的鎘的吸附效果37-39
• 4.1.2 溶液p H值對新鮮水鐵礦吸附Cd~(2+)的影響39-42
• 4.2 不同條件下高溫老化水鐵礦系列對鎘離子的吸附效果42-47
• 4.2.1 高溫老化水鐵礦系列對不同初始濃度的鎘的吸附效果42-45
• 4.2.2 溶液p H值對高溫老化水鐵礦吸附Cd~(2+)的影響45-47
• 4.3 等溫吸附實驗47-51
• 4.3.1 Fh2系列等溫吸附實驗48-49
• 4.3.2 Fh2-200 系列等溫吸附實驗49-51
• 4.4 小結(jié)51-53
• 第5章 2 線水鐵礦相變前后對鎘的吸附效果53-61
• 5.1 新鮮2線水鐵礦系列對Cd~(2+)的吸附效果53-55
• 5.1.1 含Ca~(2+)的Fh2-Ca系列對Cd~(2+)的吸附效果53-54
• 5.1.2 含Mg~(2+)的Fh2-Mg系列對Cd~(2+)的吸附效果54-55
• 5.2 2 線水鐵礦系列老化后的產(chǎn)物對Cd~(2+)的吸附效果55-58
• 5.2.1 含Ca~(2+)的Fh2200Ca系列對Cd~(2+)的吸附效果55-57
• 5.2.2 含Mg~(2+)的Fh2200Mg系列對Cd~(2+)的吸附效果57-58
• 5.3 老化前后Fh2系列和Fh2-200 系列對Cd~(2+)的吸附效果對比58-60
• 5.4 小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-64
• 致謝64-65
• 參考文獻65-69
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果69

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 焦軼男;朱宏;;水體重金屬污染植物修復(fù)研究進展[J];生物學(xué)雜志;2014年01期

2 楊彩虹;王換玲;尚靜劉輝;陳汝芬;;二元體系中水鐵礦對Cd(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的吸附作用[J];環(huán)境化學(xué);2013年10期

3 宋偉;陳百明;劉琳;;中國耕地土壤重金屬污染概況[J];水土保持研究;2013年02期

4 吳兌;劉U_漢;梁延剛;畢雪巖;李菲;譚浩波;廖碧婷;陳慧忠;;粵港細粒子(PM_(2.5))污染導(dǎo)致能見度下降與灰霾天氣形成的研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;2012年11期

5 何慧軍;楊春平;羅勝聯(lián);鄭穎;劉莉華;;改性污泥活性炭對水中鎘離子的吸附性能[J];環(huán)境工程學(xué)報;2012年11期

6 張飲江;易冕;王聰;董悅;劉曉培;文曉峰;李巖;;3種沉水植物對水體重金屬鎘去除效果的實驗研究[J];上海海洋大學(xué)學(xué)報;2012年05期

7 劉麗君;;水環(huán)境中鎘污染處理的研究進展[J];環(huán)境科學(xué)與管理;2012年06期

8 崔慧瑛;梁成華;杜立宇;王楠;;水鐵礦對As(Ⅲ)的吸附性能的研究[J];浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報;2012年03期

9 黃爽;張仁鐸;張家應(yīng);潘蓉;;土壤理化性質(zhì)對吸附重金屬鎘的影響[J];灌溉排水學(xué)報;2012年01期

10 徐爭啟;倪師軍;滕彥國;王金生;趙永鑫;張成江;;礦業(yè)活動固體廢棄物中重金屬元素釋放機理的浸出實驗[J];地質(zhì)通報;2012年01期

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本文編號：530456