鐵（氫）氧化物—?dú)ぞ厶歉男凿X污泥吸附水中重金屬的研究

發(fā)布時間：2020-03-20 17:51

【摘要】：工業(yè)化和城市化進(jìn)程的提高不斷加劇重金屬污染,水體重金屬污染是目前全球最嚴(yán)峻的環(huán)境問題之一。重金屬具有的高毒性以及在生物體內(nèi)的蓄積性,使其對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成了嚴(yán)重影響。本文采用操作簡單、普適性強(qiáng)的吸附法去除水體中重金屬離子。以凈水廠副產(chǎn)物鋁污泥為載體,負(fù)載鐵(氫)氧化物和殼聚糖,成功制備成了一種吸附效果優(yōu)良的新型復(fù)合吸附劑AlS-Fe-CS,為鋁污泥作為吸附劑的資源化利用提供了新的改性方法,同時解決了鐵(氫)氧化物、殼聚糖機(jī)械穩(wěn)定性差和活性位點(diǎn)利用率低的問題。通過靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)研究了AlS-Fe-CS對一元、二元、三元系統(tǒng)中Cr~(6+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)的吸附特性及機(jī)理,并探討了二元及三元系統(tǒng)中重金屬在吸附過程中的相互影響及AlS-Fe-CS選擇吸附性。主要結(jié)論如下:(1)AlS-Fe-CS的制備:鋁污泥投加量為3g,通過正交實(shí)驗(yàn)確定改性劑殼聚糖和FeCl_3?6H_2O最佳投加量分別為3g和8.11g。對比改性前后材料表征結(jié)果,殼聚糖和鐵(氫)氧化物成功結(jié)合到鋁污泥上,AlS-Fe-CS相比鋁污泥表面更加蓬松粗糙。(2)一元系統(tǒng)中,pH、重金屬初始濃度、吸附時間、溫度等對重金屬吸附均有著重要影響。Cr~(6+)的吸附量隨pH升高而減小,Ni~(2+)、Cu~(2+)的吸附量隨pH升高逐漸增大,pH≥6時,沉淀反應(yīng)是Ni~(2+)、Cu~(2+)吸附量快速升高的主要原因。三種重金屬離子吸附隨時間的推移都表現(xiàn)為初期吸附量快速增長然后增速減緩至平衡的兩階段模式。升高吸附溫度、增大初始濃度可有效提高Ni~(2+)、Cu~(2+)的平衡吸附量,但升溫不利于Cr~(6+)的吸附。(3)多元系統(tǒng)中,Ni~(2+)、Cu~(2+)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的競爭吸附,而Cr~(6+)、Cu~(2+)共存時,在AlS-Fe-CS上的吸附表現(xiàn)出了協(xié)同效應(yīng)。在各因素綜合影響下,AlS-Fe-CS對Cr~(6+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)的吸附順序?yàn)?Cr~(6+)Cu~(2+)Ni~(2+),Cr~(6+)、Cu~(2+)與AlS-Fe-CS結(jié)合能力遠(yuǎn)強(qiáng)于Ni~(2+)。隨吸附時間延長,Cu~(2+)會逐漸取代已被吸附的Ni~(2+),但可以通過升高Ni~(2+)濃度而使其在與Cu~(2+)的競爭中占優(yōu)勢。(4)吸附機(jī)理:Cr~(6+)在AlS-Fe-CS上是不均勻的多層吸附,吸附過程主要是靜電吸附-還原過程;Cu~(2+)、Ni~(2+)的吸附主要是與吸附劑表面—OH、—NH_2上的氮、氧原子共享孤對電子形成金屬絡(luò)合物。Cu~(2+)、Ni~(2+)電負(fù)性、一級水解常數(shù)差異可能是造成與AlS-Fe-CS親和力不同的主要原因。而AlS-Fe-CS在實(shí)驗(yàn)pH條件呈正電性可能是Cr~(6+)在多元系統(tǒng)中始終保持優(yōu)勢吸附的主要原因,此外,Cu~(2+)對Cr~(6+)促進(jìn)作用及Cu~(2+)、Ni~(2+)間的競爭作用也是造成三元系統(tǒng)中Cr~(6+)吸附量大于Cu~(2+)、Ni~(2+)的重要原因。
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