功能化改性水滑石吸附陰離子污染物的性能研究.pdf

1、近年來(lái)，水滑石類化合物（Layered Double Hydroxide，LDH）作為一種新型的吸附劑，由于具有獨(dú)特的層狀結(jié)構(gòu)和物化特性，成為國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。然而，對(duì)水滑石進(jìn)行功能化改性后用來(lái)吸附陰離子污染物的研究比較少。本文選擇磷酸根和鉻酸根作為目標(biāo)污染物，制備了不同類型的功能化改性水滑石，采用靜態(tài)吸附的方法去除水中磷酸根和鉻酸根。具體研究結(jié)果如下：
　?。?）利用共沉淀法合成了Mg-Al-LDH和Zn-Al-LDH，并對(duì)其進(jìn)

2、行了XRD、BET、FTIR和Zeta電位的表征，結(jié)果表明水滑石樣品的晶型比較完整，Zn-Al-LDH的比表面積大于Mg-Al-LDH?？疾炝宋絼┯昧?、吸附時(shí)間、初始溶液pH值對(duì)吸附磷酸根的影響，得到水滑石的最佳用量為4 g/L Mg-Al-LDH和1.6 g/L Zn-Al-LDH，振蕩40 min后達(dá)到平衡，在強(qiáng)堿性條件下，吸附能力下降。采用擬一級(jí)和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，Mg-Al-LDH和Zn-Al-LDH吸附磷酸根的

3、過(guò)程更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)。對(duì)吸附過(guò)程進(jìn)行等溫線擬合，都符合Freundlich和Langmuir模型，Zn-Al-LDH的最大吸附量大于Mg-Al-LDH。對(duì)吸附前和吸附后水滑石的FTIR、Zeta電位進(jìn)行了表征，可以解釋吸附機(jī)理為靜電作用、離子交換作用和配合作用。
　?。?）采用水熱法合成了Fe3O4，以其為基質(zhì)，用共沉淀法合成了具有磁性核殼結(jié)構(gòu)的Fe3O4@Zn-Al-，F(xiàn)e3O4@Mg-Al-和Fe3O4@Ni-Al-LDH，

4、并對(duì)樣品進(jìn)行了XRD、BET、FTIR、VSM和Zeta電位表征?？疾炝宋絼┯昧?、吸附時(shí)間、初始溶液pH值對(duì)吸附磷酸根性能的影響，得到吸附最佳條件為：Fe3O4@LDHs的最佳用量為2 g/L，振蕩60 min，調(diào)節(jié)pH=3，討論了不同pH條件下可能發(fā)生的吸附機(jī)理。采用擬一級(jí)、擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)和KASRA模型對(duì)動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，F(xiàn)e3O4@LDHs吸附磷酸根的過(guò)程更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)。采用ARIAN模型對(duì)吸附等溫線進(jìn)行了討論，利用Fre

5、undlich、Langmuir和Temkin模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，發(fā)現(xiàn)更符合Langmuir模型，F(xiàn)e3O4@Zn-Al-LDH的最大吸附量大于 Fe3O4@Mg-Al-LDH和 Fe3O4@Ni-Al-LDH。對(duì)吸附熱力學(xué)進(jìn)行了研究，結(jié)果表明吸附反應(yīng)是自發(fā)的、吸熱的和熵增加的反應(yīng)。Fe3O4@LDHs吸附磷酸根后能夠用磁鐵在10 s之內(nèi)進(jìn)行快速分離。
　?。?）采用共沉淀法合成了Zn-Al-LDH和Fe3O4@Zn-Al-

6、LDH，然后進(jìn)行500℃焙燒（Zn-Al-500-LDO和Fe3O4/Zn-Al-500-LDO）。對(duì)樣品進(jìn)行了XRD和FTIR的表征，經(jīng)過(guò)焙燒后，層間的CO32-消失，通過(guò)水滑石的“記憶效應(yīng)”，能夠恢復(fù)層狀結(jié)構(gòu)。考察了吸附劑用量、吸附時(shí)間、初始溶液pH值對(duì)吸附鉻酸根性能的影響，得到了吸附最佳條件：焙燒水滑石最佳用量為2 g/L，振蕩60 min，調(diào)節(jié)溶液pH=3。采用擬一級(jí)、擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，Zn-Al-50

7、0-LDO和Fe3O4/Zn-Al-500-LDO吸附鉻酸根的過(guò)程更符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)。采用Freundlich和Langmuir模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)吸附過(guò)程更符合 Langmuir模型。吸附反應(yīng)是自發(fā)的、吸熱的和熵增加的反應(yīng)。經(jīng)過(guò)焙燒之后，Zn-Al-500-LDO和Fe3O4/Zn-Al-500-LDO吸附鉻酸根的吸附能力大于Zn-Al-LDH和Fe3O4@Zn-Al-LDH，是一種有潛在應(yīng)用前景的吸附劑。
　　本論文以