本文關鍵詞：鎂系礦物膜吸附材料的制備及其性能研究

  更多相關文章： 海泡石 凹凸棒石 蛭石 水滑石 膜吸附材料 鉛離子 鎳離子

【摘要】：本文以四種鎂系礦物：海泡石、凹凸棒石、蛭石和水滑石為原料,在適宜的溫度下焙燒活化后,以N-N二甲基乙酰胺為溶劑,聚醚砜PES為有機相,采用共混法制備了多種鎂系礦物膜吸附材料,研究了它們對水體中重金屬離子鉛離子和鎳離子吸附性能,并考察了吸附過程的熱力學和動力學特性。采用傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、萬能測力機、差熱-熱重分析儀(TG-DTA)等儀器對膜吸附材料的結構和性能進行分析和表征,結果表明：鎂系礦物顆粒較均勻的分布在PES膜中,兩者通過物理作用結合,沒有生成新的化學鍵,膜吸附材料具有良好的的熱穩(wěn)定性,可在高溫條件下使用,膜材料中鎂系礦物的含量對膜材料的結構和機械性能影響較大。以Pb2+為研究對象,評價了S300、A600、V100、H6004種鎂系礦物膜吸附材料的吸附性能。確定了最佳反應條件：25℃時,S300吸附劑用量為0.04g,Pb2+初始濃度為100 mg/L,吸附3h,最大吸附量為54.22mg/g; A600吸附劑用量為0.1 g,Pb2+初始濃度為300 mg/L,吸附4h,最大吸附量為65.06mg/g; V100吸附劑用量為0.09g,Pb2+初始濃度為200 mg/L,吸附4h,最大吸附量為54.45mg/g; H600吸附劑用量為0.02 g,Pb2+初始濃度為300mg/L,吸附2h,最大吸附量為347.27mg/g。25℃—45℃溫度范圍內(nèi),S300、A600、H600膜吸附劑對Pb2+的吸附過程可以用Langmuir吸附等溫式來描述,RL值均介于0與1之間,說明吸附過程容易發(fā)生。V100膜吸附劑對Pb2+的吸附過程可以用Freundlich吸附等溫式來描述,常數(shù)n值大于1,說明此為優(yōu)惠吸附過程。4種鎂系礦物膜吸附劑對Pb2+的吸附過程均符合偽二級動力學方程。以Ni2+為研究對象,考察了S600、A400、V100、H4004種鎂系礦物膜吸附材料的吸附性能。確定了最佳反應條件：25℃時,S600吸附劑用量為0.09g,Ni2+初始濃度為150 mg/L,吸附4h,最大吸附量為40.74mg/g; A400吸附劑用量為0.1 g,Ni2+初始濃度為150 mg/L,吸附3h,最大吸附量為29.19mg/g; V100吸附劑用量為0.09g,Ni2+初始濃度為100 mg/L,吸附3h,最大吸附量為17.21mg/g；H400吸附劑用量為0.1 g,Ni2+初始濃度為200 mg/L,吸附6h,最大吸附量為32.57mg/g。4種鎂系礦物膜吸附劑對Ni2+的吸附適宜的pH范圍較大,在弱酸性、中性及弱堿性條件下均具有較好的吸附性能。Langmuir吸附等溫式可以很好地描述Ni2+在S600、A400、H400膜吸附劑上的吸附。v100膜吸附劑對Ni2+的吸附過程可以用Freundlich吸附等溫式來描述,常數(shù)n值介于2到10之問,說明此為優(yōu)惠吸附過程。4種鎂系礦物膜吸附材料對Ni2+的吸附過程都符合偽二級動力學方程。鎂系礦物膜吸附材料能夠有效地去除水體中的鉛離子和鎳離子,為重金屬離子廢水的處理提供了一種新思路,克服了顆粒狀吸附劑難回收、易造成篩網(wǎng)堵塞等問題,在使用過程中,膜材料可以根據(jù)現(xiàn)實需要任意的剪切、卷曲、折疊,操作簡便,適用范圍廣。
【關鍵詞】：海泡石 凹凸棒石 蛭石 水滑石 膜吸附材料 鉛離子 鎳離子
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703;O647.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 0 前言13-14
• 1 文獻綜述14-26
• 1.1 我國鎂資源的分布及利用14-15
• 1.1.1 液態(tài)鎂資源14-15
• 1.1.2 固態(tài)鎂資源15
• 1.2 鎂系礦物吸附材料15-19
• 1.2.1 海泡石15-17
• 1.2.2 凹凸棒石17
• 1.2.3 蛭石17-18
• 1.2.4 水滑石18-19
• 1.3 有機無機雜化膜19-21
• 1.3.1 有機無機雜化膜的分類19-20
• 1.3.2 有機無機雜化膜的制備方法20-21
• 1.3.3 有機無機雜化膜的研究現(xiàn)狀21
• 1.4 重金屬廢水的危害及處理21-24
• 1.4.1. 鉛離子22
• 1.4.2 鎳離子22
• 1.4.3 重金屬離子廢水的處理方法22-24
• 1.4.3.1 化學沉淀法22-23
• 1.4.3.2 離子交換法23
• 1.4.3.3 膜分離法23
• 1.4.3.4 生物法23
• 1.4.3.5 吸附法23-24
• 1.5 本論文的研究意義及內(nèi)容24-26
• 1.5.1. 研究意義24
• 1.5.2. 研究內(nèi)容24-26
• 1.5.2.1 鎂系礦物材料的焙燒活化24
• 1.5.2.2 制備鎂系礦物膜吸附材料24-25
• 1.5.2.3 鎂系礦物膜吸附材料對鉛離子的吸附25
• 1.5.2.4 鎂系礦物膜吸附材料對鎳離子的吸附25-26
• 2 鎂系礦物膜吸附材料的制備與表征26-42
• 2.1 引言26
• 2.2 實驗部分26-29
• 2.2.1 實驗藥品及儀器26-27
• 2.2.2 鎂系礦物的焙燒活化及預吸附實驗27-28
• 2.2.3 鎂系礦物膜吸附材料的制備28
• 2.2.4 鎂系礦物膜吸附材料的表征28-29
• 2.2.4.1 紅外光譜分析28
• 2.2.4.2 表面及斷面形貌分析28
• 2.2.4.3 能譜分析28
• 2.2.4.4 機械性能分析28
• 2.2.4.5 熱重分析28-29
• 2.3 實驗結果與討論29-41
• 2.3.1 焙燒溫度對鎂系礦物材料吸附性能的影響29-30
• 2.3.2 表征結果30-41
• 2.3.2.1 紅外光譜分析30-33
• 2.3.2.2 膜表面及斷面形貌分析33-38
• 2.3.2.3 能譜分析38-40
• 2.3.2.4 機械性能分析40
• 2.3.2.5 熱重分析40-41
• 2.4 本章小結41-42
• 3 鎂系礦物膜吸附材料對鉛離子的吸附42-65
• 3.1. 實驗部分42-45
• 3.1.1 化學藥品和儀器42-43
• 3.1.2 實驗方法43-45
• 3.1.2.1 Pb~(2+)標準曲線的測定方法43-44
• 3.1.2.2 鎂系礦物膜吸附材料對Pb~(2+)的靜態(tài)吸附實驗44
• 3.1.2.3 PES含量確定實驗44-45
• 3.1.2.4 鎂系礦物含量確定實驗45
• 3.2 結果與討論45-63
• 3.2.1 PES含量對膜吸附性能的影響45-46
• 3.2.2 鎂系礦物含量對膜吸附性能的影響46-47
• 3.2.3 膜投加量的影響47-49
• 3.2.4 初始濃度的影響49-52
• 3.2.5 吸附時間的影響52-53
• 3.2.6 溶液pH值的影響53-55
• 3.2.7 吸附等溫線55-60
• 3.2.8 吸附動力學60-63
• 3.3 本章小結63-65
• 4 鎂系礦物膜吸附材料對鎳離子的吸附65-83
• 4.1. 實驗部分65-67
• 4.1.1 化學藥品和儀器65-66
• 4.1.2 實驗方法66-67
• 4.1.2.1 Ni~(2+)標準曲線的測定方法66-67
• 4.1.2.2 鎂系礦物膜吸附材料對Ni~(2+)的靜態(tài)吸附實驗67
• 4.2 結果與討論67-81
• 4.2.1 鎂系礦物含量對膜吸附性能的影響67-68
• 4.2.2 膜投加量的影響68-70
• 4.2.3 初始濃度的影響70-73
• 4.2.4 吸附時間的影響73-74
• 4.2.5 溶液pH值的影響74-75
• 4.2.6 吸附等溫線75-80
• 4.2.7 吸附動力學80-81
• 4.3 本章小結81-83
• 5 結論83-85
• 參考文獻85-92
• 致謝92-93
• 個人簡歷93
• 發(fā)表的學術論文93

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本文編號：855803