本文關(guān)鍵詞：蜂巢石對重金屬離子的吸附性能和吸附機理研究

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【摘要】：隨著現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,人類生產(chǎn)生活過程中產(chǎn)生了大量的重金屬廢水,使水體污染加劇,嚴(yán)重威脅了人們的生命健康和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。目前,國內(nèi)外處理重金屬廢水的方法很多,主要有吸附法、電解法、氧化還原法、離子交換法、膜分離法等,這些方法的應(yīng)用各有針對性,而且大部分已經(jīng)得到普遍使用。礦物吸附技術(shù)作為新興的廢水處理技術(shù),在重金屬污染治理領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。礦物吸附法的吸附材料來源廣泛,價格低廉,并且可以回收,在環(huán)境保護(hù)和重金屬回收方面具有巨大的優(yōu)勢。開發(fā)這種安全、高效的吸附材料,對于解決重金屬污染的水環(huán)境問題有著重要意義。本文以蜂巢石為研究對象,首先介紹了它在廢水處理領(lǐng)域的研究進(jìn)展和應(yīng)用實例,然后通過理化試驗對蜂巢石的結(jié)構(gòu)特征和相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了研究分析,發(fā)現(xiàn)其具有一定的陽離子吸納能力。在此基礎(chǔ)上以Mn2+、Cr6+、Pb2+、Cd2+為吸附對象,通過靜態(tài)吸附實驗,研究蜂巢石對重金屬離子的吸附性能,探索重金屬廢水處理的新技術(shù)、新方法和新工藝。并且利用吸附動力學(xué)模型、吸附等溫線模型和結(jié)構(gòu)表征,進(jìn)一步揭示蜂巢石對重金屬離子的吸附機理。研究結(jié)果表明:蜂巢石表面孔隙發(fā)育較好,比表面積較大,是一種優(yōu)質(zhì)的吸附材料。比表面積的大小不僅與其產(chǎn)地有關(guān),還與其粒徑的大小有關(guān),一般粒徑越小比表面積越大。蜂巢石的結(jié)晶度很高,基本在87%以上,晶體結(jié)構(gòu)為硅氧四面體的骨架結(jié)構(gòu),表面帶有負(fù)電荷,能夠吸納一定電量的陽離子。晶型完整,晶粒與晶粒之間的間距較小,在2.8641nm~2.9976nm之間,容易產(chǎn)生微孔,有利于增加其有效的吸附空間�？紫短匦匝芯堪l(fā)現(xiàn),微孔和中孔是蜂巢石吸附行為的主要參與者(孔半徑5~70A),最理想的吸附位置為孔半徑在5.6A左右的孔隙。靜態(tài)吸附實驗結(jié)果表明,蜂巢石的投加量和溶液的pH值是影響吸附效果的重要因素,蜂巢石吸附Mn2+、Pb2+、Cd2+的最佳條件為:pH=5,投加量0.4g/L,初始濃度5mg/L,此時吸附效果最好,去除率達(dá)到80%以上,吸附量超過10.00mg/g;蜂巢石吸附Cr6+的最佳條件為:pH=2,投加量0.3g/L,初始濃度5mg/L,此時吸附效果最好,去除率可以達(dá)到99.61%,吸附量在17.00mg/g左右。蜂巢石對低濃度的重金屬廢水處理效果較好,吸附反應(yīng)速率較快,30min內(nèi)基本完成吸附,1h便能達(dá)到動態(tài)平衡。Lagergren擬一級動力學(xué)方程和Langmuir吸附等溫線方程可以較好地描述蜂巢石對Mn2+、Cr6+、Pb2+、Cd2+四種重金屬離子的吸附過程,以物理吸附為主化學(xué)吸附為輔,由單分子層吸附過渡到多分子層吸附。吸附完成后蜂巢石的表面變得平整光滑、密實緊湊,晶粒增大,晶面間距減小,說明蜂巢石對重金屬離子的吸附是有效的,金屬離子填滿了表面孔隙,占據(jù)了活性位點,甚至有些金屬離子已經(jīng)進(jìn)入到蜂巢石的內(nèi)部,填充在晶粒之間。
【關(guān)鍵詞】：蜂巢石 重金屬離子 吸附性能 吸附機理
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;O647.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-27
• 1.1 課題研究背景13-14
• 1.2 重金屬廢水的來源及治理方法14-23
• 1.2.1 重金屬廢水的來源14-16
• 1.2.2 重金屬污染的特點16
• 1.2.3 重金屬污染的危害16-19
• 1.2.4 重金屬廢水的治理方法19-23
• 1.3 礦物材料在廢水處理中的研究進(jìn)展23-25
• 1.3.1 礦物材料的結(jié)構(gòu)特征23
• 1.3.2 礦物材料的基本性能23-24
• 1.3.3 常見的礦物材料吸附劑24-25
• 1.3.4 礦物材料在重金屬廢水處理中的應(yīng)用25
• 1.4 蜂巢石簡介25-27
• 1.4.1 蜂巢石概述25-26
• 1.4.2 蜂巢石的研究進(jìn)展26-27
• 第二章 材料及方法27-34
• 2.1 實驗材料27-28
• 2.2 實驗試劑28-29
• 2.3 實驗儀器29
• 2.4 實驗方法29-34
• 2.4.1 蜂巢石樣品的預(yù)處理29
• 2.4.2 蜂巢石表征29-30
• 2.4.3 蜂巢石比選30
• 2.4.4 蜂巢石吸附重金屬離子的實驗研究30-34
• 第三章 蜂巢石微觀結(jié)構(gòu)表征34-40
• 3.1 比表面積（BET法）分析34
• 3.2 SEM電鏡圖像分析34-36
• 3.3 X-衍射（XRD）分析36-37
• 3.4 傅里葉紅外光譜分析37-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第四章 蜂巢石對重金屬離子的吸附性能研究40-52
• 4.1 蜂巢石比選研究40-43
• 4.1.1 蜂巢石比選實驗40-41
• 4.1.2 蜂巢石孔隙特性研究41-43
• 4.2 蜂巢石靜態(tài)吸附實驗探究43-51
• 4.2.1 溶液pH值對吸附的影響44-46
• 4.2.2 投加量對吸附的影響46-48
• 4.2.3 震蕩時間對吸附效果的影響48-49
• 4.2.4 初始濃度對吸附效果的影響49-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第五章 蜂巢石對重金屬離子吸附行為的機理研究52-62
• 5.1 吸附動力學(xué)模型52-55
• 5.2 吸附等溫線模型55-58
• 5.3 吸附后蜂巢石SEM圖像分析58-59
• 5.4 吸附后蜂巢石XRD圖譜分析59-60
• 5.5 本章小結(jié)60-62
• 第六章 結(jié)論與建議62-64
• 6.1 結(jié)論62-63
• 6.2 建議與展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-69
• 致謝69-70
• 作者簡介70

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