本文選題：粘土礦物 + 磁性材料��； 參考：《濟(jì)南大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近年來工業(yè)發(fā)展迅速,大量重金屬離子被排放進(jìn)入環(huán)境,重金屬易富集、不易生物降解,嚴(yán)重危害著人體及生物的健康。吸附法由于它的高效能、易操作等優(yōu)勢(shì),是研究者們首選的水處理方法,其關(guān)鍵在于尋找低價(jià)高效的吸附劑。礦物材料在自然界儲(chǔ)量豐富,其可控的結(jié)構(gòu)特征和多樣的物化特性,在吸附、離子交換等方面應(yīng)用廣泛。本文選取陽離子型礦物高嶺土(Kaolin,KC)和陰離子型礦物層狀雙金屬氫氧化物(Layered double hydroxide,LDH)為基體,成功合成并表征了三種納米磁性礦物材料,并開展批次吸附實(shí)驗(yàn)去除水中的重金屬離子Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+),實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:(1)采用溶劑熱法一步成功制備磁性高嶺土(Mag/KC),并對(duì)其進(jìn)行了X射線衍射(XRD)、紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、X射線光電子能譜(XPS)和Zeta電位等表征。表征結(jié)果顯示其晶型良好,為典型的準(zhǔn)二維片層結(jié)構(gòu),且Fe_3O_4納米顆粒物成功附著在KC的表面。制備的Mag/KC吸附能力顯著高于未負(fù)載Fe_3O_4納米顆粒物的KC原土,吸附容量大小順序?yàn)镻b~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+),最佳吸附劑用量分別為4.0 g/L(Pb~(2+)和Cu~(2+))和2.5 g/L(Cd~(2+)),在p H10范圍內(nèi)吸附不受p H影響,吸附反應(yīng)時(shí)間在60 min達(dá)到平衡,動(dòng)力學(xué)符合擬二級(jí)模型,等溫線擬合為Langmuir型,最大吸附量分別為86.1、16.5和22.1 mg/g。吸附機(jī)理主要為功能化基團(tuán)和金屬離子之間的配位絡(luò)合及離子交換。(2)采用溶劑熱法一步成功制備磁性Mg/Al-LDH(Mag/LDH1),并對(duì)其進(jìn)行了XRD、FTIR、SEM、TEM、BET(比表面積測定)、XPS和Zeta電位的相關(guān)表征。表征結(jié)果顯示該方法使得Fe_3O_4成功附著到Mg/Al-LDH表面,Mag/LDH1的BET表面積高達(dá)92.7 m2/g,大于Mg/Al-LDH的48.6 m2/g。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Mag/LDH1對(duì)Pb~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)的最大吸附容量分別為176、33.2和20.5 mg/g,最佳吸附劑用量為4.0 g/L(Pb~(2+)和Cd~(2+))和5.0 g/L(Cu~(2+)),在p H為2-10時(shí),p H值對(duì)吸附效果沒有明顯的影響,吸附時(shí)間在210 min內(nèi)達(dá)到平衡,動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)擬合均符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,等溫線數(shù)據(jù)擬合均符合Langmuir模型,吸附容量大小順序?yàn)镻b~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)。采用XRD、FTIR、Zeta電位和XPS等表征手段對(duì)吸附機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)分析,主要為:(i)重金屬離子與去質(zhì)子化羥基或金屬離子與表面帶負(fù)電的功能基團(tuán)之間發(fā)生的外表面配位絡(luò)合;(ii)重金屬離子與溶液中存在的插層離子( NO_2或OH~ )間進(jìn)行的內(nèi)表面配位絡(luò)合;(iii)由陰離子交換發(fā)生的沉淀反應(yīng)(Pb CO_3);(iv)由同晶置換引起的Cd~(2+)和Cu~(2+)進(jìn)入Mg/Al-LDH層間結(jié)構(gòu)。(3)采用溶劑熱法一步成功制備納米磁性材料Mg/Zn/Al-LDH(Mag/LDH2),并做了相關(guān)表征,結(jié)果顯示,該方法使得Fe_3O_4成功附著到Mg/Zn/Al-LDH表面。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Mag/LDH2對(duì)Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附容量(176 mg/g和30.2 mg/g)高于Mg/Zn/Al-LDH(139 mg/g和22.3 mg/g);對(duì)Cd~(2+)的吸附容量(57 mg/g)低于Mg/Zn/Al-LDH(78.9 mg/g)。其中,最佳吸附劑用量分別為5.0 g/L(Pb~(2+))、3.0 g/L(Cd~(2+))和6.0 g/L(Cu~(2+)),在p H10時(shí)不需調(diào)節(jié)p H,反應(yīng)時(shí)間在30 min達(dá)到平衡,動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)擬合符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,等溫線數(shù)據(jù)擬合符合Langmuir模型,吸附容量大小順序?yàn)镻b~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文合成的三種磁性礦物材料,可以有效的去除水中的重金屬離子,而且可采用磁分離技術(shù)進(jìn)行固液分離,能夠?qū)崿F(xiàn)固液的快速分離和吸附劑的再回收利用,為廢水中重金屬的去除提供一定的理論基礎(chǔ)和功能材料。
[Abstract]:In recent years , industrial development has been rapid , heavy metal ions have been discharged into the environment , heavy metals are easy to be enriched and difficult to biodegrade , which seriously harm the health of the human body and organism . The key lies in finding a low - cost high - efficiency adsorbent . The adsorption capacity is 4 . 0 g / L ( Pb ~ ( 2 + ) and Cu ~ ( 2 + ) . The adsorption capacity is 4 . 0 g / L ( Pb ~ ( 2 + ) and Cu ~ ( 2 + ) . The adsorption capacity is the Langmuir type with the maximum adsorption capacity of 86.1 , 16.5 and 22.1 mg / g . The adsorption mechanism is mainly the coordination and coordination between the functional group and the metal ion and ion exchange . (2)閲囩敤婧跺墏鐑硶涓，

本文編號(hào)：2080656