本文關(guān)鍵詞：聚羧酸改性磁性吸附劑的制備及其對(duì)水中Cr（Ⅲ）的吸附研究　出處：《陜西科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：三價(jià)鉻廣泛應(yīng)用于制革、染料、采礦、冶金、紡織和電鍍等行業(yè),由于生產(chǎn)需要這些行業(yè)投加大量有機(jī)酸,易和重金屬結(jié)合形成穩(wěn)定的絡(luò)合體,使出水中含有大量游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)重金屬,增加處理難度,成為目前急需解決的課題。針對(duì)此課題,本論文選取三價(jià)鉻作為目標(biāo)重金屬,以制備的二乙烯三胺五乙酸(DTPA)改性硅鐵磁性材料(Fe_3O_4@Si O2/Cs-DTPA)、N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸鈉鹽(EDTA)改性的硅鐵核殼材料(Fe_3O_4@SiO_2-EDTA)和亞氨基二乙酸(IDA)修飾的介孔硅鐵磁性材料(magMCM-41@IDA)作為吸附劑去除水體中游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ),進(jìn)行了等溫吸附實(shí)驗(yàn)和動(dòng)力學(xué)吸附實(shí)驗(yàn),探究了有機(jī)物、pH和共存陽(yáng)離子對(duì)吸附過(guò)程的影響,并研究了材料的脫附再生性能,通過(guò)對(duì)吸附劑的表征分析和擬合相關(guān)吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到以下結(jié)果:(1)Fe_3O_4@SiO_2/Cs-DTPA對(duì)Cr(Ⅲ)的吸附:材料合成過(guò)程中Fe_3O_4顆粒表面成功包覆上SiO_2形成一種核殼結(jié)構(gòu)材料(Fe_3O_4@SiO_2),以殼聚糖為交聯(lián)劑,將DTPA負(fù)載到殼聚糖通過(guò)脫水反應(yīng)形成酰胺基成功將DTPA修飾到Fe_3O_4@SiO_2表面,有機(jī)物包覆率為34.31%,合成的Fe_3O_4@SiO_2/Cs-DTPA吸附劑具有超順磁性,易與吸附質(zhì)分離。EDTA和檸檬酸的存在對(duì)Fe_3O_4@SiO_2/Cs-DTPA吸附Cr(Ⅲ)的過(guò)程有明顯抑制作用;實(shí)驗(yàn)條件下隨著pH增大,游離態(tài)Cr(Ⅲ)吸附量逐漸上升,絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)的吸附量總體呈上升趨勢(shì),在pH為4.0時(shí)吸附量最低;Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)的存在對(duì)Cr(Ⅲ)的吸附過(guò)程有抑制作用。吸附試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合結(jié)果表明,擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能夠很好地?cái)M合Fe_3O_4@Si O2/Cs-DTPA對(duì)Cr(Ⅲ)的吸附過(guò)程;實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)的最大平衡吸附量分別為39.27和22.24mg/g,吸附過(guò)程符合Sips模型方程。Fe_3O_4@SiO_2/Cs-DTPA經(jīng)過(guò)4次脫附再生,對(duì)自由態(tài)和絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)的吸附量均基本保持穩(wěn)定,說(shuō)明Fe_3O_4@SiO_2/Cs-DTPA吸附劑具有良好的脫附再生特性可以循環(huán)利用。(2)Fe_3O_4@SiO_2-EDTA對(duì)Cr(Ⅲ)的吸附:對(duì)材料進(jìn)行表征分析,結(jié)果表明硅烷EDTA成功修飾在Fe_3O_4@SiO_2表面,未改變Fe_3O_4的晶形結(jié)構(gòu),且具有超順磁性,材料穩(wěn)定,易于分離。體系中EDTA和檸檬酸的存在抑制Fe_3O_4@SiO_2-EDTA對(duì)Cr(Ⅲ)的吸附;實(shí)驗(yàn)條件下隨pH增大,游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)吸附量逐漸上升,絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)在p H為4.0時(shí)吸附量相對(duì)較低;共存陽(yáng)離子的存在抑制Cr(Ⅲ)的吸附。擬合吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能夠很好地?cái)M合Fe_3O_4@SiO_2-EDTA對(duì)游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)的吸附過(guò)程;通過(guò)Bi Langmuir和Sips模型擬合計(jì)算出的理論平衡吸附量均接近于實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)值,實(shí)驗(yàn)條件下對(duì)游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)的最大吸附量分別為33.14和28.11mg/g。材料進(jìn)行4次脫附再生,對(duì)游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)的吸附量保持穩(wěn)定,再生效果良好可以循環(huán)使用。(3)magMCM-41@IDA對(duì)Cr(Ⅲ)的吸附:實(shí)驗(yàn)合成mag MCM-41@IDA磁性介孔材料,IDA的包覆效果良好,材料比表面積為154.08m~2/g,孔容為0.287cm~3/g,孔徑集中在6.73nm左右,具有超順磁性,分離容易。EDTA和檸檬酸對(duì)吸附過(guò)程有抑制作用;實(shí)驗(yàn)條件下,p H增大有利于游離態(tài)和絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)的吸附;Na~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)的存在抑制Cr(Ⅲ)吸附過(guò)程,影響順序?yàn)镸g~(2+)Ca~(2+)Na~+。Langmuir模型和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能夠很好地?cái)M合吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),吸附為單層吸附,對(duì)自由態(tài)和絡(luò)合態(tài)Cr(Ⅲ)的最大吸附量分別為32.24和24.15mg/g。magMCM-41@IDA材料脫附再生效果良好,可以循環(huán)使用。
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ424;X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1315802