本文關(guān)鍵詞：磁性膨潤(rùn)土的制備及其在水處理中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：針對(duì)目前污水處理劑成本較高、制備工藝繁雜、處理效果較差,使凈化水難達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的缺陷,本文擬結(jié)合膨潤(rùn)土高比表面積、強(qiáng)吸附性等特性,將其與Fe3O4磁分離的能力相融合,采用溶劑熱法研制出新型的Fe3O4-殼聚糖@膨潤(rùn)土復(fù)合水處理劑,并將其應(yīng)用于毒性較強(qiáng)的重金屬Cr(VI)與難沉降的煤泥水的處理中。具體開展了以下研究:1.優(yōu)選制備Fe3O4納米粒子的方法與工藝參數(shù)。首先分別運(yùn)用共沉淀法與溶劑熱法合成Fe3O4納米粒子,通過X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、磁滯回線(VSM)對(duì)其晶型結(jié)構(gòu)、形貌及磁性進(jìn)行表征,其次考察了不同活化劑及反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fe3O4形貌結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果表明:兩種方法合成的Fe3O4均具有良好的晶型結(jié)構(gòu),且飽和磁化率分別為94.23 emu·g-1、63.16 emu·g-1,但相比于共沉淀法,溶劑熱法制備的Fe3O4分散性更好、形貌更規(guī)整;且在反應(yīng)時(shí)間為12 h,聚乙二醇200(PEG200)作為活化劑的條件下,Fe3O4納米粒子具有良好的分散性與完整的球形結(jié)構(gòu),更有利于后續(xù)磁性膨潤(rùn)土的制備。2.選用殼聚糖為中間體,采用改良后的溶劑熱法研制出新型的Fe3O4-殼聚糖@膨潤(rùn)土水處理劑。通過XRD、傅里葉紅外光譜(FTIR)、熱重-差熱分析(TG-DTA)、掃描電鏡(SEM)、TEM對(duì)其物質(zhì)組成、形貌結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析,并結(jié)合磁性膨潤(rùn)土的理化性質(zhì),探究了形成機(jī)理。結(jié)果表明:磁性膨潤(rùn)土中納米磁性顆粒Fe3O4具有良好晶型結(jié)構(gòu),且分布均勻,未發(fā)生團(tuán)聚;Fe3O4-殼聚糖通過氫鍵締合作用與膨潤(rùn)土形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu),且當(dāng)膨潤(rùn)土質(zhì)量百分比為60%時(shí),磁性膨潤(rùn)土復(fù)合水處理劑的結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定。3.將Fe3O4-殼聚糖@膨潤(rùn)土應(yīng)用于降解Cr(VI)模擬廢水,考察了處理劑添加量、溶液初始濃度、pH值、反應(yīng)溫度及時(shí)間等因素對(duì)吸附過程的影響,并從吸附動(dòng)力學(xué)方面對(duì)吸附特性及規(guī)律進(jìn)行探究。結(jié)果表明:各因素對(duì)Cr(VI)的去除存在不同層度的影響,其中pH與反應(yīng)溫度對(duì)其影響較大,吸附效率及吸附量均隨p H的增大而減小,隨反應(yīng)溫度的增大而增大;吸附動(dòng)力學(xué)遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,吸附過程更傾向于化學(xué)吸附;重復(fù)使用5次內(nèi),吸附效率不低于90%。4.將Fe3O4-殼聚糖@膨潤(rùn)土應(yīng)用于煤泥水的絮凝沉降試驗(yàn)中,通過XRD、FTIR、SEM、動(dòng)態(tài)光散射(DLS)表征及Zeta電位測(cè)定對(duì)比沉降前后物質(zhì)結(jié)構(gòu)、形貌狀態(tài)的變化,通過著重分析煤泥水pH值對(duì)沉降過程的影響,并結(jié)合該絮凝劑的結(jié)構(gòu)及理化性能,從擴(kuò)展DLVO理論的角度上出發(fā),系統(tǒng)地研究磁性膨潤(rùn)土與煤泥水之間的微觀作用機(jī)制,揭示二者之間的絮凝沉降機(jī)理。結(jié)果表明:在煤泥水p H=5時(shí),含有大量的-NH3+正電性基團(tuán)的絮凝劑通過靜電中和與氫鍵締合作用可明顯降低煤泥表面的電負(fù)性,顯著減小煤粒間的靜電作用能,從而降低范德華作用排斥勢(shì)能,增強(qiáng)煤粒間的凝聚能力,加速沉降。
【關(guān)鍵詞】：膨潤(rùn)土 Fe_3O_4 殼聚糖 Cr(VI) 煤泥水
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 文獻(xiàn)綜述11-23
• 1.1 前言11
• 1.2 重金屬離子Cr (VI)及煤泥水的污染來源及處理方法11-14
• 1.2.1 重金屬離子Cr (VI)的污染來源及處理方法概述11-12
• 1.2.2 煤泥水的污染來源及處理藥劑簡(jiǎn)介12-14
• 1.3 膨潤(rùn)土的基本性質(zhì)14-15
• 1.3.1 膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)14
• 1.3.2 膨潤(rùn)土的物化性質(zhì)14-15
• 1.4 膨潤(rùn)土的改性方法15-17
• 1.4.1 無機(jī)改性16
• 1.4.2 有機(jī)改性16
• 1.4.3 無機(jī)-有機(jī)復(fù)合改性16-17
• 1.5 改性膨潤(rùn)土在污水處理中的應(yīng)用17-18
• 1.5.1 無機(jī)污染物的處理17
• 1.5.2 有機(jī)污染物的處理17-18
• 1.5.3 混合廢水的處理18
• 1.6 磁性膨潤(rùn)土在污水處理中的應(yīng)用18-21
• 1.6.1 鐵系膨潤(rùn)土的制備及應(yīng)用19
• 1.6.2 納米Fe_3O_4磁性膨潤(rùn)土的制備及應(yīng)用19-21
• 1.7 選題思路與研究?jī)?nèi)容21-23
• 1.7.1 選題思路21
• 1.7.2 研究?jī)?nèi)容21-23
• 第二章 單分散性Fe_3O_4納米粒子的制備及其性能研究23-31
• 2.1 引言23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分23-26
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器23-25
• 2.2.2 共沉淀法制備Fe_3O_4納米粒子25
• 2.2.3 溶劑熱法制備Fe_3O_4納米粒子25
• 2.2.4 Fe_3O_4納米粒子的表征25-26
• 2.3 結(jié)果與討論26-30
• 2.3.1 共沉淀與溶劑熱法制備Fe_3O_4的結(jié)構(gòu)比較26-28
• 2.3.2 不同表面活性劑對(duì)Fe_3O_4納米粒子性能的影響28-29
• 2.3.3 反應(yīng)時(shí)間對(duì)Fe_3O_4性能的影響29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 納米磁性膨潤(rùn)土的制備及性能研究31-43
• 3.1 引言31
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分31-33
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器31-32
• 3.2.2 納米Fe_3O_4-殼聚糖的制備32
• 3.2.3 納米Fe_3O_4-殼聚糖@膨潤(rùn)土的制備32
• 3.2.4 結(jié)構(gòu)與性能表征32-33
• 3.3 Fe_3O_4-殼聚糖的結(jié)構(gòu)與性能研究33-37
• 3.3.1 Fe_3O_4-殼聚糖的結(jié)構(gòu)表征分析33-36
• 3.3.2 Fe_3O_4-殼聚糖的性能表征分析36-37
• 3.4 納米Fe_3O_4-殼聚糖@膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)與性能研究37-42
• 3.4.1 納米Fe_3O_4-殼聚糖@膨潤(rùn)土的結(jié)構(gòu)表征分析37-40
• 3.4.2 納米Fe_3O_4-殼聚糖@膨潤(rùn)土的性能表征分析40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 納米磁性膨潤(rùn)土對(duì)Cr(VI)的吸附性能研究43-55
• 4.1 引言43-44
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分44-46
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器44
• 4.2.2. Cr(VI)濃度測(cè)定及標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制44-45
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理方法45
• 4.2.4 吸附動(dòng)力學(xué)研究45-46
• 4.2.5 重復(fù)利用實(shí)驗(yàn)46
• 4.3 結(jié)果與分析46-52
• 4.3.1 吸附劑添加量的影響46-47
• 4.3.2 溶液pH的影響47-48
• 4.3.3 反應(yīng)溫度的影響48-49
• 4.3.4 初始濃度與反應(yīng)時(shí)間的影響49-50
• 4.3.5 吸附動(dòng)力學(xué)研究50-52
• 4.3.6 磁性膨潤(rùn)土重復(fù)利用性能研究52
• 4.4 本章小結(jié)52-55
• 第五章 納米磁性膨潤(rùn)土在煤泥水沉降中的應(yīng)用及機(jī)理研究55-69
• 5.1 引言55-56
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分56-57
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器56
• 5.2.2 沉降實(shí)驗(yàn)56-57
• 5.3 磁性膨潤(rùn)土作用煤泥水沉降前后結(jié)構(gòu)及性能研究57-59
• 5.3.1 沉降前后結(jié)構(gòu)表征分析57-58
• 5.3.2 沉降前后性能表征分析58-59
• 5.4 磁性膨潤(rùn)土對(duì)煤泥水的沉降實(shí)驗(yàn)59-62
• 5.4.1 磁性膨潤(rùn)土添加量對(duì)沉降實(shí)驗(yàn)的影響59-60
• 5.4.2 煤泥水濃度對(duì)沉降實(shí)驗(yàn)的影響60-61
• 5.4.3 煤泥水pH值對(duì)沉降實(shí)驗(yàn)的影響61-62
• 5.5 沉降機(jī)理研究62-66
• 5.5.1 磁性膨潤(rùn)土在煤泥水處理中的作用規(guī)律62-64
• 5.5.2 擴(kuò)展DLVO理論解析磁性膨潤(rùn)土對(duì)煤泥水的沉降機(jī)理64-66
• 5.6 磁性膨潤(rùn)土復(fù)合絮凝劑回收利用性研究66-67
• 5.7 本章小結(jié)67-69
• 第六章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 主要結(jié)論69-70
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)70
• 6.3 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-83
• 致謝83-85
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文85

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