本文關(guān)鍵詞：新型鋁基顆粒去除水中砷、氟的效能及機(jī)理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近幾年,人們對砷、氟污染的關(guān)注度越來越高。而吸附法在水處理中有廣泛的應(yīng)用,因此開發(fā)出新型、高效的吸附劑去除砷、氟成為人類研究的重點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)利用前期制備出的鋁錳復(fù)合氧化物(MODAO)粉末狀吸附劑為原料,加入粘結(jié)劑聚丙烯酰胺(PAM)制成顆粒狀的吸附劑——鋁基顆粒(Al-Mn Based Particulate Adsorbent,ABPA)。并探討了相關(guān)的吸附機(jī)理及其對砷氟的去除性能。主要完成工作和研究結(jié)果如下:1.通過優(yōu)化制備條件,在鋁錳復(fù)合氧化物粉末(Al3Mn1,Al:Mn=3:1)中加入聚丙烯酰胺(PAM)作為粘結(jié)劑制成顆粒狀吸附劑,當(dāng)烘干溫度為60℃時(shí)效果最好。2.利用掃描電子顯微鏡——能譜分析(SEM——EDS)、測繪(Mapping)、比表面積(BET)、紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)、X射線衍射(XRD)等表征技術(shù),發(fā)現(xiàn)了ABPA的比表面積為54.26 m2/g,等電點(diǎn)(pHpzc)為3.83,其主要元素包括Al、Mn、O和C;ABPA中的金屬氧化物主要為無定型晶型結(jié)構(gòu),表面富含羥基;另外,對ABPA進(jìn)行強(qiáng)度測試,發(fā)現(xiàn)其抗壓強(qiáng)度為300N左右。由孔徑測試可知,ABPA具有極少的小于4nm的空隙存在。3.吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Power模型都可以很好的描述F、As(III)、As(V)吸附動力學(xué)曲線的特征,這說明了ABPA表面分布有不同吸附能的活性位點(diǎn)。此外顆粒內(nèi)擴(kuò)散會影響F、As(III)、As(V)的吸附速率,但不是唯一的控制因素。4.吸附等溫線實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Temkin等溫線模型可以很好的描述ABPA對氟的吸附等溫線特征,這說明吸附過程中包括化學(xué)作用和物理作用;Langmuir等溫線模型對As(III)吸附等溫線數(shù)據(jù)的擬合程度最好,最大吸附量qm達(dá)到了57.5mg/g;而Freundlich等溫線模型可以很好的描述ABPA吸附As(V),最大吸附量達(dá)到49.6 mg/g。5.pH影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,當(dāng)溶液為中性時(shí),ABPA對F-的去除效果較好,pH=3時(shí)吸附去除F效果較差,這是因?yàn)閜H=3時(shí)溶出大量的Al3+并與F-形成優(yōu)勢絡(luò)合物[AlF]2+、[AlF2]+、AlF3,而此時(shí)吸附劑表面帶正電荷(pHpzc=3.83)。pH對ABPA除As(III)、As(V)的規(guī)律接近,pH=3時(shí)吸附除As(III)、As(V)效果較好,ABPA對As(III)的吸附是先將As(III)氧化成As(V)再吸附,而氧化能力也是低pH時(shí)較好。6.共存陰離子實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,陰離子的存在對ABPA吸附F的影響較小;而陰離子對吸附As(III)、As(V)影響較大,其中PO43-影響最大,因?yàn)镻和As為同族元素,結(jié)構(gòu)相似,存在競爭吸附。7.利用FT-IR、XPS技術(shù)分析吸附前后的ABPA樣品,羥基參與了反應(yīng),這就說明了絡(luò)合作用為主要機(jī)制,也能說明ABPA除As(III)中氧化作用的存在;從SEM圖中可以看出,吸附后的ABPA表面有絮體沉積物,這應(yīng)該是Al3+的水解產(chǎn)物與水中的As、F陰離子結(jié)合后形成的沉積物。8.氟柱吸附實(shí)驗(yàn)中,初始濃度C0=3mg/L,接觸時(shí)間(EBCT)為15min,當(dāng)過柱體積為119時(shí),氟離子的出水濃度達(dá)到1mg/L,而此時(shí)的吸附量為0.54mg/g;砷柱吸附實(shí)驗(yàn)中,C0=100ug/L,接觸時(shí)間(EBCT)為15min,當(dāng)過柱體積為1510時(shí),As(III)出水濃度達(dá)到10ug/L,而此時(shí)的吸附量為327.7ug/g;而當(dāng)過柱體積為1520時(shí),As(V)出水濃度達(dá)到10ug/L,而此時(shí)的吸附量為313.8ug/g,ABPA對As(III)的吸附效果較好。9.經(jīng)過篩選,草酸作為淋洗液效果最好,草酸淋洗F、As(III)、As(V)的最佳濃度分別為3mmol/L、2 mmol/L、3 mmol/L,經(jīng)過五個循環(huán)再生F的去除效率從87.6%降到75.2%,As(III)的去除效率從87%降到71.7%,As(V)的去除效率從92.2%降到68.6%。
【關(guān)鍵詞】：鋁氧化物 顆粒狀吸附劑 砷 氟 吸附
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X52;TU991.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 水中砷氟的來源、危害及污染現(xiàn)狀12-13
• 1.1.1 水中砷的來源、危害及污染現(xiàn)狀12
• 1.1.2 水中氟的來源、危害及污染現(xiàn)狀12-13
• 1.2 砷、氟污染治理的研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 水中去除砷的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.2.2 水中去除氟的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 顆粒狀吸附劑去除水中的砷、氟的研究進(jìn)展18-19
• 1.4 研究目的和內(nèi)容19-20
• 1.4.1 研究目的19
• 1.4.2 研究內(nèi)容19-20
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料和方法20-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器20
• 2.2 吸附劑的制備與篩選20-21
• 2.2.1 ABPA的制備20-21
• 2.2.2 吸附劑制備的參數(shù)優(yōu)化21
• 2.3 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)和動態(tài)實(shí)驗(yàn)21-23
• 2.3.1 靜態(tài)除氟實(shí)驗(yàn)21-22
• 2.3.2 靜態(tài)除砷實(shí)驗(yàn)22
• 2.3.3 動態(tài)除氟實(shí)驗(yàn)22-23
• 2.3.4 動態(tài)除As(III)、As(V)實(shí)驗(yàn)23
• 2.4 吸附劑的再生23-24
• 2.4.1 淋洗液種類的篩選23
• 2.4.2 淋洗液濃度的篩選23-24
• 2.4.3 吸附劑的循環(huán)再生24
• 2.5 樣品的測定與表征24-27
• 2.5.1 樣品的測定24-25
• 2.5.2 ABPA的表征25-27
• 第三章 ABPA的篩選、優(yōu)化和表面特性研究27-36
• 3.1 ABPA的篩選、優(yōu)化27-30
• 3.1.1 ABPA的篩選27-28
• 3.1.2 ABPA的優(yōu)化28-30
• 3.2 ABPA的外觀圖30
• 3.3 ABPA表面特性研究30-35
• 3.3.1 ABPA掃描電鏡分析30-32
• 3.3.2 紅外光譜分析32
• 3.3.3 吸附前ABPA的XPS分析32-33
• 3.3.4 ABPA的X射線衍射分析33-34
• 3.3.5 ABPA的比表面積分析34
• 3.3.6 ABPA的等電點(diǎn)34-35
• 3.4 本章總結(jié)35-36
• 第四章 ABPA對氟的吸附性能研究36-46
• 4.1 氟的吸附動力學(xué)36-38
• 4.2 氟的吸附等溫線38-40
• 4.3 pH對ABPA吸附氟效果的影響40-41
• 4.4 共存離子對ABPA吸附氟的影響41-42
• 4.5 ABPA吸附氟后的掃描電子顯微鏡圖42-43
• 4.6 ABPA吸附氟后的紅外光譜圖43-44
• 4.7 吸附氟后的X射線光電子能譜(XPS)44
• 4.8 ABPA動態(tài)吸附去除氟的研究44-45
• 4.9 本章小結(jié)45-46
• 第五章 ABPA對砷的吸附性能研究46-59
• 5.1 As(III)、As(V)的吸附動力學(xué)46-48
• 5.2 As(III)、As(V)的吸附等溫線48-49
• 5.3 pH對ABPA吸附As(III)、As(V)的影響49-51
• 5.3.1 pH對ABPA吸附As(III)的影響49-50
• 5.3.2 pH對ABPA吸附As(V)的影響50-51
• 5.4 共存離子對ABPA吸附As(III)、As(V)的影響51-52
• 5.5 ABPA吸附As(III)、As(V)后的掃描電子顯微鏡圖52-55
• 5.6 ABPA吸附As(III)、As(V)后的紅外光譜圖55
• 5.7 吸附As(III)、As(V)后的X射線光電子能譜(XPS)55-57
• 5.8 ABPA動態(tài)吸附去除As(III)、As(V)的研究57-58
• 5.9 本章小結(jié)58-59
• 第六章 ABPA的再生59-64
• 6.1 淋洗液種類的篩選59-60
• 6.2 淋洗液濃度的篩選60-62
• 6.3 ABPA吸附F、As(III)、As(V)的循環(huán)再生62-63
• 6.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-65
• 不足與展望65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 作者簡介71-72
• 致謝72

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 常冰;新型鋁基顆粒去除水中砷、氟的效能及機(jī)理研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

  本文關(guān)鍵詞：新型鋁基顆粒去除水中砷、氟的效能及機(jī)理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：321495