本文關(guān)鍵詞：鑭改性的多孔硅吸附磷的研究　出處：《江蘇大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：磷是引起水體富營養(yǎng)化的元素之一,高效去除水體中磷酸根成為水環(huán)境治理的一個(gè)熱點(diǎn)。去除磷酸根采用吸附法具有效果好、成本低、可回收磷資源等優(yōu)點(diǎn)。多孔硅具有連續(xù)穩(wěn)定的孔道和較大可修飾的比表面積,是一種較好的除磷材料。通過揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝(EISA)和后嫁接法制備了兩種改性硅材料,并進(jìn)行了吸附試驗(yàn)等研究,擴(kuò)大了多孔硅材料在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用。采用揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝(EISA)制備出的多級(jí)孔二氧化硅材料和有序介孔硅膜材料作為吸附劑的基體材料,采用后嫁接法制備兩種改性硅基材料作為磷酸根吸附劑。采用以下表征分析方法,如掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、N2吸脫附等溫線(BET)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)、VSM磁性分析、EDS等,探討了兩種吸附劑改性前后的物理化學(xué)性質(zhì)的變化。進(jìn)行靜態(tài)吸附試驗(yàn)考察了兩類吸附劑材料在吸附時(shí)間、pH、溫度、起始濃度、競爭離子等影響因素下對(duì)磷酸根的吸附效果,并對(duì)其吸附平衡和吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究。另外,對(duì)兩類吸附劑進(jìn)行了再生試驗(yàn),并選用改性介孔硅膜材料對(duì)實(shí)際湖泊廢水中磷酸根進(jìn)行吸附,考察其對(duì)實(shí)際廢水的處理效果。研究結(jié)果如下:有序介孔硅膜材料經(jīng)過嫁接法摻雜稀土金屬氧化鑭,制備了La元素配位型吸附劑,記為MSF-x。對(duì)改性前后的材料進(jìn)行表征分析后發(fā)現(xiàn)改性后的介孔硅膜的比表面積、孔徑和孔容等均有一定程度的降低,但是仍然保留有介孔硅膜材料的特征。經(jīng)EDS掃描分析可得MSF-10中La的含量為18.41%(wt)。MSF-10對(duì)于磷酸根的最大吸附量為47.28 mg/g。鑭摻雜介孔膜的吸附最佳pH為4。對(duì)該吸附劑進(jìn)行了吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫線研究,發(fā)現(xiàn)該吸附劑吸附動(dòng)力學(xué)遵循偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;吸附等溫線使用Langmuir和Freundlich等溫線模型進(jìn)行擬合,相關(guān)系數(shù)都在0.9以上,但Langmuir模型的相關(guān)系數(shù)更高,因此說明Langmuir模型能夠更好的描述該吸附劑對(duì)磷酸根的等溫吸附過程。MSF-10對(duì)F-、Cl-、NO3-、SO42-這四種離子的選擇系數(shù)順序?yàn)镕-SO42-NO3-Cl-。再生試驗(yàn)表明五次再生吸附后,對(duì)磷酸鹽的吸附能力降低到85.78%。將改性介孔膜材料應(yīng)用于實(shí)際湖泊廢水時(shí)發(fā)現(xiàn)有較好的去除效果,表明該吸附材料具有實(shí)際應(yīng)用的潛力。利用揮發(fā)誘導(dǎo)自組裝法制備了多級(jí)孔二氧化硅材料,再采用后嫁接法摻雜鑭、鐵氧化物,經(jīng)表征研究發(fā)現(xiàn)該材料摻雜不同量Fe以后,吸附劑仍然保持較好的多孔結(jié)構(gòu)。對(duì)材料中的La、Fe元素含量進(jìn)行EDS掃描分析可得MNT-x系列材料中La的最大含量為34.27%(MNT-1/10),Fe的最大含量為17.24%(MNT-1/2.5)。磷酸根靜態(tài)吸附試驗(yàn)結(jié)果表明未改性的多級(jí)孔二氧化硅材料對(duì)磷酸根的吸附效果甚微,而La-Fe摻雜多級(jí)孔材料對(duì)磷酸根表現(xiàn)出較好的吸附性能,其中MNT-1/2.5材料的最大吸附容量達(dá)到71.99 mg/g。磷酸根吸附平衡更符合Langmuir吸附模型,吸附動(dòng)力學(xué)更符合偽二級(jí)反應(yīng)模型,最佳吸附pH范圍為3.0-6.0。而且La-Fe摻雜多級(jí)孔材料具有較強(qiáng)的磁性,在磁場(chǎng)的作用下具有較好的分離效果。再生試驗(yàn)表明五次再生吸附后,吸附效率仍約為首次吸附的90%。
[Abstract]:In this paper , two kinds of modified silicon - based materials were studied by means of electron microscopy ( SEM ) , transmission electron microscope ( TEM ) , N2 adsorption desorption isotherm ( BET ) , Fourier transform infrared spectroscopy ( FTIR ) , X - ray diffraction ( XRD ) , magnetic analysis , EDS and so on . The maximum adsorption capacity of La and Fe in the material is 34.27 % ( MNT - 1 / 10 ) , the maximum adsorption capacity of Fe is 17.24 % ( MNT - 1 / 2.5 ) .

【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：X52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1356808