發(fā)布時間：2020-07-23 23:51

【摘要】：Cr(Ⅵ)具有高生物毒性和致癌性,是環(huán)境中常見的有毒元素,對大多數(shù)生物和自然水體會造成有害影響。離子交換樹脂具有較高的機械強度和良好的可循環(huán)利用性能,是一種廣泛使用的吸附劑。本文以大孔苯乙烯系弱堿性陰離子交換樹脂D301為吸附劑,針對其吸附容量有限、選擇性較差等問題,以聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺(EPI-DMA)為改性劑,通過不同方法對其進行改性,制備出比表面積較高、吸附性能較好的復合吸附劑,并將其應用于廢水中Cr(Ⅵ)的去除。利用靜態(tài)氮吸附儀、Zeta電位儀、傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、X-射線光電子能譜儀(XPS)等相關(guān)儀器,對吸附劑的比表面積、Zeta電位和結(jié)構(gòu)成分等進行了分析,研究了改性前后的樹脂對Cr(Ⅵ)的去除性能變化,探討了相應的吸附機理。主要研究內(nèi)容及相關(guān)結(jié)論如下:1.以D301樹脂為原料,以聚合物EPI-DMA為改性劑對D301樹脂進行表面修飾,制備了復合樹脂EPIDMA-D301,并將其用于對廢水中Cr(Ⅵ)的去除。結(jié)果表明,相比于D301,EPIDMA-D301對Cr(Ⅵ)的吸附性能明顯提高,且受其他離子影響較小。吸附行為更符合偽二級動力學模型和Langmuir模型,飽和吸附量為 194mg/g。通過BET、Zeta電位、FT-IR及XPS分析發(fā)現(xiàn),EPIDMA-D301比表面積增大,N、Cl元素含量增加,吸附劑表面正電荷增多,功能基團結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,說明聚合物EPI-DMA成功負載到D301樹脂。FT-IR及XPS結(jié)果表明,EPIDMA-D301對Cr(Ⅵ)的吸附機理主要為負載到樹脂上的聚合物所帶的季銨基與Cr(Ⅵ)陰離子的靜電引力以及樹脂的功能基團與Cr(Ⅵ)的離子交換作用。2.以D301樹脂為原料,二甲胺、環(huán)氧氯丙烷和乙二胺單體為改性劑,通過原位聚合法對D301樹脂進行接枝共聚,制備了復合樹脂EDE-D301,并將其對Cr(Ⅵ)的去除性能與EPIDMA-D301比較。結(jié)果表明,EDE-D301對Cr(Ⅵ)具有較高的吸附性能,且受其他離子影響較小。擬合數(shù)據(jù)更符合Langmuir等溫吸附模型,飽和吸附量為298mg/g。通過BET、Zeta電位、FT-IR及XPS分析發(fā)現(xiàn),相比于EPIDMA-D301,EDE-D301具有更高的比表面積,N、Cl元素含量分別增加3.87%和5.75%,樹脂表面質(zhì)子化程度更高,說明單體形式的改性劑更易進入樹脂孔隙,有效提高了 EDE-D301對Cr(Ⅵ)的吸附性能。FT-IR及XPS結(jié)果表明,EDE-D301對Cr(Ⅵ)的吸附機理主要為單體在樹脂中聚合形成的功能基團與Cr(Ⅵ)陰離子的靜電吸附作用以及樹脂的功能基團與Cr(Ⅵ)的離子交換作用。3.系統(tǒng)研究了兩種改性樹脂EPIDMA-D301、EDE-D301對Cr(Ⅵ)的動態(tài)吸附實驗,考察了吸附柱高度、反應流速以及進水初始濃度對Cr(Ⅵ)穿透時間的影響,以此評估了吸附劑對Cr(Ⅵ)的去除性能。結(jié)果表明:吸附劑對Cr(Ⅵ)的穿透時間均隨吸附柱高度的增加而延長,隨流速和進水濃度的增大而縮短,且在相同條件下,EDE-D301對Cr(Ⅵ)的吸附量比EPIDMA-D301高,達到飽和所需時間也較長。動態(tài)吸附行為更符合Thomas模型。此外,經(jīng)過四次循環(huán)后,EDE-D301仍保持較好的吸附性能。EDE-D301可以有效地去除廢水中的Cr(Ⅵ),為實際工業(yè)應用中的裝置設計提供了理論依據(jù)。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ425.23;X703
【圖文】：

將不同濃度的Ｃｒ（ＶＩ）溶液以不同的流速通過吸附柱，采用蠕動泵連續(xù)進水，逡逑以保持恒定的進水流速。用ｌＯｍＬ離心管間隔取樣，測定吸附柱出口處的Ｃｒ（ＶＩ）逡逑濃度，得到吸附柱對Ｃｒ（ＶＩ）溶液的吸附穿透曲線。簡易裝置如圖２－１所示。逡逑￡＼逡逑ｉ邋＾邐％逡逑１逡逑；［邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑Ｓｄｓｏｒｂｅｎｔｓ邐：逡逑—邋Ｌ逡逑ｅｆｆｌｕｅｎｔ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ邐ｐｅｒｉｓｔａｌｔｉｃ邋ｐｕｍｐ邋ｉｎｆｌｕｅｎｔ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑圖２－１動態(tài)吸附簡易裝置圖逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｉｍｐｌｅ邋ｄｅｖｉｃｅ邋ｏｆ邋ｆｉｘｅｄ－ｂｅｄ邋ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ逡逑動態(tài)飽和吸附容量懫用以下公式進行計算：逡逑４邋（２－１２）逡逑（２－１３）逡逑１７逡逑

溶液對樹脂進行表面修飾，以改性后樹脂的Ｚｅｔａ電位及其對Ｃｒ（ＶＩ）的去除率為逡逑衡量指標，來選擇最佳的聚合物濃度對樹脂進行改性。不同濃度的ＥＰＩＤＭＡ改逡逑性樹脂的Ｚｅｔａ電位及其對Ｃｒ（ＶＩ）的去除率結(jié)果如圖３－１所示。逡逑１００邋邐．６０逡逑■邋＾＾逡逑９０邋－邐Ｉ；／一＾＾邐１邐５０逡逑ｉ邋？邐－４０Ｎ逡逑１邋■邋／邋／邋－３０１逡逑ｓ邋７０－邋廣邋／邐■邋Ｉ逡逑！邐ｋ邐－２0ｆ逡逑１邋６？；邋／邋／邋＾逡逑—ｈ￣￣邋Ａｄｓｏｒｂａｔｅ邋ｒｅｍｏｖａｌ邋（％）逡逑￥邐邐Ｚｔｅａ邋ｐｏｔｅｎｔｉａｌ邋（ｍＶ）逡逑５０邋Ｉ邐１——－——ｉ——＇邋１——＊——？——＊——ｉ——＇——？邋１0逡逑０邐２邐４邐６邐８邐１０逡逑Ｔｈｅ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＥＰＩＤＭＡ邋（％）逡逑圖３－］聚合物ＥＰＩＤＭＡ濃度（％）對Ｚｔｅａ電位和Ｃｒ（ＶＩ）去除率的影響逡逑Ｆｉｇ．邋３－１邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ＥＰＩＤＭＡ邋（％）邋ｏｎ邋Ｚｅｔａ邋ｐｏｔｅｎｔｉａｌ逡逑ａｎｄ邋ｔｈｅ邋ｒｅｍｏｖａｌ邋ｏｆ邋Ｃｒ（ＶＩ）逡逑２１逡逑

吸附劑的表面性質(zhì)影響其去除水中污染物的能力，改性前后吸附劑的表面電逡逑荷會發(fā)生變化，進而影響其吸附性能。采用微電泳儀測定吸附劑在ｐＨ２？１０條件逡逑下的Ｚｅｔａ電位，結(jié)果如圖３－２所示。逡逑由圖可見，在測定ｐＨ范圍內(nèi)，吸附劑的Ｚｅｔａ電位隨著ｐＨ值的增加而不斷逡逑減小，且ＥＰＩＤＭＡ－Ｄ３０１的Ｚｅｔａ電位明顯高于Ｄ３０１。在ｐＨ為２時，未改性的逡逑弱堿性樹脂Ｄ３０１在水中離解后帶有較弱的正電荷，其Ｚｅｔａ電位為＋１０．７ｅＶ，而逡逑直接插入法改性后的樹脂吸附劑ＥＰＩＤＭＡ－Ｄ３０１的Ｚｅｔａ電位為＋３７．３ｅＶ，這是因逡逑為改性后的樹脂表面負載了帶有大量正電荷的季銨基團，使樹脂表面的正電荷顯逡逑著增加。隨著ｐＨ不斷增加，溶液中存在大量的ＯＨ＿離子，吸附劑會與之結(jié)合使逡逑表面呈現(xiàn)負電性，從而使Ｚｅｔａ電位不斷降低。逡逑等電點ｐＨｐｚｅ是指吸附劑表面正負電荷相等時的ｐＨ值

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;FANUC小型協(xié)作機器人CR—7iA正式發(fā)布[J];金屬加工(熱加工);2016年22期

2 謝文玲;李秀蘭;郭翠霞;胡勇;;Cr含量對白口鑄鐵碳化物類型轉(zhuǎn)變機理的影響[J];鑄造技術(shù);2016年12期

3 王丹;許仕榮;陳益清;楊東寧;尹娟;;水鐵礦納米帶的低成本合成及其去除Cr(Ⅵ)的研究[J];環(huán)境工程;2017年01期

4 陳夢妮;張澤宇;杜天慶;薛建福;祁劍英;崔福柱;楊琳;劉彩霞;;3種甜高粱萌發(fā)期對Cr~(6+)脅迫的響應及抗性評價[J];山西農(nóng)業(yè)科學;2017年01期

5 陳春梅;;CR網(wǎng)絡中基于K秩融合的頻譜感知算法[J];東北師大學報(自然科學版);2017年01期

6 周鵬飛;;分析醫(yī)學影像科CR的質(zhì)量管理和控制方法[J];中國社區(qū)醫(yī)師;2017年14期

7 劉敬輝;;床旁CR胸片與床旁超聲檢查對新生兒肺透明膜病的臨床診斷價值比較[J];臨床合理用藥雜志;2017年20期

8 丁立軍;;CR在胸部檢查中的應用及價值[J];影像技術(shù);2016年01期

9 李慶彥;;CR在慢性阻塞性肺疾病診斷中的應用意義探析[J];中國醫(yī)藥指南;2016年01期

10 林海;劉璐璐;董穎博;陳思;張海麗;田野;;田字草對重金屬V、Cr脅迫的生理反應及其富集能力[J];環(huán)境工程;2016年S1期

相關(guān)會議論文 前10條

1 程朝陽;劉靜;陳文思;林希峰;朱家晨;向志東;張鳳泉;曾春;;Cr對高硅鋼組織及性能的影響研究[A];第十屆中國鋼鐵年會暨第六屆寶鋼學術(shù)年會論文集III[C];2015年

2 劉貴鎮(zhèn);王志樓;柳建設;時啟立;謝學輝;;剩余污泥去除水中Cr(Ⅵ)的實驗研究[A];第五屆全國環(huán)境化學大會摘要集[C];2009年

3 鄧岳鋒;陳繼;;離子液體在含Cr電鍍廢水治理中的應用[A];中國化工學會2011年年會暨第四屆全國石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術(shù)論壇論文集[C];2011年

4 卜芳;郭建維;王琴;廖洋;劉鴻;;電沉積零價鐵中性條件下還原去除Cr(Ⅵ)[A];中國化工學會2011年年會暨第四屆全國石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術(shù)論壇論文集[C];2011年

5 趙鵬;軒福貞;;高Cr鐵素體耐熱鋼高溫組織穩(wěn)定性及對棘輪損傷行為的影響[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

6 黃園英;劉菲;魯雅梅;;零價鐵去除Cr(Ⅵ)的批實驗研究[A];第二屆全國環(huán)境礦物學學術(shù)研討會論文集[C];2004年

7 張寶華;崔現(xiàn)成;郝永;付孝根;楊益;;計算機X線攝影(CR)在鼻骨骨折中的臨床診斷價值[A];中國人民解放軍醫(yī)學會第九屆放射診療專業(yè)學會論文集[C];2005年

8 楊益;;CR在靜脈腎盂造影中的應用[A];中國人民解放軍醫(yī)學會第九屆放射診療專業(yè)學會論文集[C];2005年

9 張斌;嚴f:;李霄麟;彭迪田;;CR技術(shù)在口腔曲面體層攝影檢查中的應用[A];中國人民解放軍醫(yī)學會第九屆放射診療專業(yè)學會論文集[C];2005年

10 都繼成;周海濱;李甫春;洪瑞鎮(zhèn);屠烽;王朝輝;包曼華;;新生兒呼吸窘迫綜合征50例CR診斷[A];2006年華東六省一市暨浙江省放射學學術(shù)年會論文匯編[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 王超;與CR－V競爭 自主品牌無優(yōu)勢可言[N];中國青年報;2010年

2 唐佩綿;在含50%水蒸氣的高溫空氣氣氛下鐵素體不銹鋼Cr蒸發(fā)的研究[N];世界金屬導報;2018年

3 文杰;溫度對9%Cr鐵素體鋼力學性能的影響[N];世界金屬導報;2018年

4 本報記者 武衛(wèi)強;SUV市場跨越三重門 CR－V再躍進？[N];中國青年報;2010年

5 本報記者 龔夢澤;CR—V在極寒地區(qū)有機油增加問題 東風本田宣布車輛召回升級ECU[N];證券日報;2018年

6 劉昕;歐盟打火機CR法案卷土重來[N];中國國門時報;2005年

7 中國WTO/TBT通報咨詢中心　劉昕;歐盟重新啟動打火機CR法案(上)[N];公共商務信息導報;2006年

8 汪林義;歐盟CR法案實施 中國打火機前路崎嶇[N];經(jīng)理日報;2007年

9 商武;歐盟CR法案開始實施中國打火機直面考驗[N];中國貿(mào)易報;2007年

10 汪林義;歐盟CR法案：我國打火機遭遇“大考”[N];中國國門時報;2007年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 劉小紅;異化鐵還原對Shewanella oneidensis MR-1降解磺胺類抗生素和還原Cr(Ⅵ)的影響[D];安徽農(nóng)業(yè)大學;2018年

2 段詩博;生物質(zhì)基復合吸附劑與水溶液中Cr（Ⅵ）界面作用機制研究[D];大連理工大學;2018年

3 吳偉;Cr、Mn基等新超導體的探索[D];中國科學院大學(中國科學院物理研究所);2018年

4 董丹;Cr摻雜碳基離子鍍層的結(jié)構(gòu)調(diào)控與摩擦學性能研究[D];西安理工大學;2018年

5 李平;納米零價鐵體系對土壤中Cr（Ⅵ）的去除和濾出特性影響及轉(zhuǎn)化機理研究[D];太原理工大學;2019年

6 張馳;超純21%Cr鐵素體不銹鋼熱軋粘輥機理及組織織構(gòu)控制[D];東北大學;2011年

7 王曉峰;從分子及細胞水平的改變研究經(jīng)口攝入的Cr（Ⅵ）對小鼠的毒性效應[D];浙江大學;2007年

8 孫建之;新型特效鈉離子吸附劑Li_（1+x）M_xN_（2-x）（PO_4）_3（M=Al，Cr，La；N=Ti，Zr）的制備、表征與性能研究[D];中國科學院研究生院（青海鹽湖研究所）;2006年

9 戴俊良;基于CR的電力市場應用研究[D];華北電力大學（北京）;2008年

10 陳子方;工業(yè)糖漿原位修復Cr(Ⅵ)污染地下水反應機理及效能實驗研究[D];吉林大學;2016年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 楊慧玲;改性磁性殼聚糖對Cr(VI)吸附性能的試驗研究[D];哈爾濱工程大學;2019年

2 秦寶雨;紫外活化小分子有機酸產(chǎn)二氧化碳陰離子自由基還原Cr（Ⅵ）的研究[D];安徽工程大學;2019年

3 臧亞楠;聚環(huán)氧氯丙烷二甲胺改性離子交換樹脂D301及其對Cr（Ⅵ）的去除性能研究[D];山東大學;2019年

4 李華;2-羥基1,4-萘醌對希瓦氏菌(Shewanella xiamenensis)還原Cr(Ⅵ)的影響研究[D];廈門大學;2017年

5 徐維杰;外源抗壞血酸（AsA）對小麥鉻（Cr~(6+)）毒害的緩解效應及其機理[D];南京農(nóng)業(yè)大學;2017年

6 袁英博;CR叉車配件銷售公司營銷策略研究[D];安徽大學;2019年

7 李東輝;納米紅磷的制備、改性及其光催化還原Cr(Ⅵ)的應用研究[D];鄭州大學;2019年

8 童秀娟;微生物對渭河河床沉積物—水界面Cr遷移轉(zhuǎn)化的作用機理[D];長安大學;2018年

9 劉田野;CPB/鈦酸丁酯復合改性蒙脫土對水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附研究[D];西北大學;2018年

10 楊帆;磁性腐殖酸/導電聚合物復合材料的制備及其對水中Cr(Ⅵ)的吸附研究[D];安徽工業(yè)大學;2018年

本文編號：2768006