【摘要】：水是一種最重要和最基本的自然資源,不僅是人類賴以生存的根本,而且是社會(huì)和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。我國不僅面臨著水資源短缺的問題,而且水體的污染也越來越引起人們的關(guān)注和重視。鉻是重要的工業(yè)原料,在生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用,而且在眾多的領(lǐng)域沒有替代的材料。鉻的大量使用以及不合理的排放,造成了地表水和地下水的污染。 通常處理含鉻廢水的方法有化學(xué)沉淀法,電化學(xué)法,離子交換法,膜分離法,生物法以及吸附法等,各種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。吸附法廣泛的被用于工業(yè)廢水的處理。吸附過程操作簡(jiǎn)單,吸附劑可再生重復(fù)使用。需找廉價(jià),吸附能力好的吸附劑用于污水處理已成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)�？紤]到云南省褐煤儲(chǔ)量豐富,而磺化煤很早就用作離子交換劑用于硬水的軟化,本文用云南先鋒褐煤制備磺化煤吸附劑。紫莖澤蘭是在云南省大量存在的一種外侵植物。紫莖澤蘭生長的地方其他植物不會(huì)生長,而且紫莖澤蘭傳播速度很快�？刂谱锨o澤蘭傳播已成為難點(diǎn),紫莖澤蘭本身還有較高的木質(zhì)素,從變廢為寶,變害為寶的思想出發(fā),本文用紫莖澤蘭制備活性炭材料。聚苯胺以其良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)可逆性,優(yōu)良的電磁微波吸收性能,潛在的溶液和熔融加工性能,原料易得,合成方法簡(jiǎn)便,還有獨(dú)特的摻雜現(xiàn)象等特性,成為現(xiàn)在研究進(jìn)展最快的導(dǎo)電高分子材料之一。國內(nèi)外將聚苯胺用于重金屬廢水處理的研究較少,本文以快速混合的制備方法制備了硫酸摻雜聚苯胺纖維。 本文以含六價(jià)鉻離子模擬廢水為研究對(duì)象,研究先鋒磺化褐煤、硫酸摻雜聚苯胺纖維和紫莖澤蘭活性炭三種吸附材料對(duì)水中六價(jià)鉻離子的去除作用,探討三種吸附劑對(duì)重金屬離子的吸附機(jī)理。對(duì)硫酸摻雜聚苯胺纖維和紫莖澤蘭活性炭吸附劑的比表面積、表面形態(tài)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行了測(cè)定和分析。制備的紫莖澤蘭活性炭比表面積為1184.2m2·g-1,分析認(rèn)為用紫莖澤蘭制備活性炭從原料到制備方法是可行的。硫酸摻雜聚苯胺纖維具有較大的比表面積(203.7m2.g-1)、較好的機(jī)械性能和較高的熱學(xué)穩(wěn)定性能。 研究了先鋒磺化褐煤、硫酸摻雜聚苯胺纖維和紫莖澤蘭活性炭對(duì)六價(jià)鉻離子吸附性能。研究包括等溫吸附研究,吸附劑用量、pH值、時(shí)間、溫度因素對(duì)吸附的影響。探討了吸附劑的吸附機(jī)理,研究了六價(jià)鉻離子的吸附熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為。結(jié)果表明： 先鋒磺化褐煤吸附Cr(Ⅵ),吸附時(shí)間1小時(shí)即可達(dá)到吸附平衡。在pH為2左右時(shí),先鋒磺化煤對(duì)Cr(Ⅵ)的去除效果較好。在pH較小時(shí),可能涉及六價(jià)鉻的還原。吸附過程中,ΔG=-4.43～-5.71kJ·mol-1,ΔH=14.16kJ·mol-1,ΔS=63.42J·K-1mol-1,說明先鋒磺化煤吸附水中Cr(Ⅵ)為自發(fā)、吸熱、熵增過程。Elovich方程能更好地描述Cr(Ⅵ)在先鋒磺化煤上的吸附動(dòng)力學(xué)行為,吸附平衡數(shù)據(jù)符合Langmuir方程,高溫有利于吸附。 硫酸摻雜聚苯胺纖維吸附Cr(Ⅵ),吸附時(shí)間1.5h即可達(dá)到吸附平衡。在pH小于3時(shí),硫酸摻雜聚苯胺纖維對(duì)Cr(Ⅵ)的去除效果較好,去除率達(dá)到99%。對(duì)于給定的實(shí)驗(yàn)條件下4g·L-1的硫酸摻雜聚苯胺纖維是適宜的。吸附過程中,ΔG=-10.76kJ·mol-1～-13.13kJ·mol-1, Δ:23.87kJ·mol-1,ΔS=118.20J·K-1.mol-1,說明硫酸摻雜聚苯胺纖維吸附水中Cr(Ⅵ)為自發(fā)、吸熱、熵增過程。準(zhǔn)二級(jí)方程能更好地描述Cr(Ⅵ)在硫酸摻雜聚苯胺纖維上的吸附動(dòng)力學(xué)行為,吸附平衡數(shù)據(jù)符合Langmuir方程,高溫有利于吸附。顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程研究表明,Cr(Ⅵ)在硫酸摻雜聚苯胺纖維上的吸附不僅僅內(nèi)擴(kuò)散是速率控制過程,可能還有其它類型自發(fā)進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)控制過程。 紫莖澤蘭活性炭對(duì)水中Cr(Ⅵ)的最大吸附量為36.22mmg·g-1,吸附時(shí)間40min即可達(dá)到吸附平衡。在pH為2左右時(shí),紫莖澤蘭活性炭對(duì)Cr(Ⅵ)的去除效果較好。吸附過程中,△G=-0.76kJ.mol-1～-2.91kJ·mol-1,ΔH=15.02kJ·mol-1,ΔS=53.85J.K-·mol-1,說明紫莖澤蘭活性炭吸附水中Cr(Ⅵ)為自發(fā)、吸熱、熵增過程。準(zhǔn)二級(jí)方程能更好地描述Cr(Ⅵ)在紫莖澤蘭活性炭上的吸附動(dòng)力學(xué)行為,吸附平衡數(shù)據(jù)符合Langmuir方程,高溫有利于吸附。顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程研究表明,六價(jià)鉻在紫莖澤蘭活性炭上的吸附前期由顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制,后期由顆粒內(nèi)擴(kuò)散控制與膜擴(kuò)散共同控制。
【學(xué)位授予單位】：陜西師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：X703.1

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 鄒衛(wèi)華;錳氧化物改性過濾材料對(duì)銅和鉛離子的吸附研究[D];湖南大學(xué);2006年

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本文編號(hào)：2683793