稀土摻雜Fe-C復(fù)合材料處理含As(Ⅲ)廢水的研究.pdf

1、本研究采用稀土二氧化鈰、鐵粉、活性炭粉末為原材料，制備得到一種新型稀土摻雜Fe/C復(fù)合球狀材料來(lái)處理含As(Ⅲ)廢水，取得了良好的處理效果。通過設(shè)計(jì)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)來(lái)確定材料最佳制備工藝，并對(duì)其進(jìn)行了表征。同時(shí)研究了材料處理不同性質(zhì)含As(Ⅲ)廢水的效果，對(duì)吸附過程進(jìn)行了熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)擬合。最后進(jìn)行了解吸實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)試材料的再生性能。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　(1)稀土摻雜Fe/C復(fù)合材料制備過程中各個(gè)影響因素從主到次的排列

2、順序?yàn)?焙燒溫度、Fe/C質(zhì)量比、CeO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)。最優(yōu)方案為:Fe/C質(zhì)量比為1∶1、CeO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％、焙燒溫度為600℃。在此條件下制備所得的稀土摻雜Fe/C復(fù)合材料對(duì)于廢水中As(Ⅲ)的去除率可以達(dá)到94.87％。
　　(2)材料的表征結(jié)果:X射線衍射分析結(jié)果表明材料的結(jié)晶度較好，且溫度的改變不會(huì)影響晶體的形成，吸附后的材料沒有新的晶體產(chǎn)生，材料吸附的As(Ⅲ)沒有進(jìn)入到晶格內(nèi)部。傅立葉紅外光譜分析表明材料吸附過程中C

3、-O鍵在吸附過程中起主要作用。掃描電子顯微鏡結(jié)果發(fā)現(xiàn)稀土二氧化鈰有利于增大材料的比表面積。
　　(3)對(duì)影響吸附效果的廢水性質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在材料投加量為0.75g、廢水初始As(Ⅲ)濃度為10mg/L、廢水初始pH值為6的條件下，反應(yīng)2小時(shí)后材料對(duì)于As(Ⅲ)的去除率可達(dá)99.04％。
　　(4)對(duì)吸附過程進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，結(jié)果表明在As(Ⅲ)初始濃度分別為10 mg/L、20 mg/L、30 mg/L時(shí)，材料的平衡吸附容量

4、分別為1.255mg/g、2.311 mg/g、3.890 mg/g。材料的吸附過程符合Lagergren一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和顆粒內(nèi)擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)方程。
　　(5)在303K、313K、323K的溫度下對(duì)材料的吸附過程進(jìn)行熱力學(xué)分析，結(jié)果表明:稀土摻雜Fe/C復(fù)合材料對(duì)于As(Ⅲ)的吸附過程更符合Langmuir吸附等溫模型，材料的吸附位在整個(gè)表面有部分的均勻分布，但是更多的是非均勻分布。通過計(jì)算得到的熱力學(xué)參數(shù)表明材料的吸附過程是一個(gè)放