納米β-FeOOH在石英砂濾料上的負載性及對水體中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究.pdf

1、本文采用三種方法制備了FeOOH,XRD圖譜分析結果表明三種產品均為β-FeOOH,TEM分析結果表明,三種方法制得的β-FeOOH均為納米級,其形貌分別為長六方形、梭形和紡錘形。制備的三種產品吸附Cr(Ⅳ)的研究結果表明,以加入有機大分子殼聚糖制得的β-FeOOH的吸附效果最好,在293 K,303 K和313 K時,其飽和吸附量分別為15.45 mg/g,16.87 mg/g和18.48 mg/g。選取以殼聚糖為模板合成的β-FeO

2、OH作為改性劑,通過重復負載法制備了β-FeOOH負載石英砂(Akaganeite coated sand,簡稱ACS)吸附劑。通過XRD、SEM/EDS以及比表面積分析儀對ACS進行表征,結果表明,石英砂表面負載的鐵氧化物為β-FeOOH,形貌以紡錘狀為主,長約100-150 nm,寬約30-50 nm,負載后的比表面積為1.83m2·g-1,約為石英砂比表面積的5倍。本研究對ACS的表面含鐵量、附著強度進行了測定和分析,結果表明,制

3、備的ACS表面含鐵量較高,附著強度較大,物理化學性能穩(wěn)定。
　　 通過靜態(tài)吸附實驗和動態(tài)柱吸附實驗研究了不同條件下ACS對Cr(Ⅵ)的吸附效果。靜態(tài)吸附實驗研究了負載次數、吸附劑用量、pH值、競爭離子、溫度、時間等因素對吸附效果的影響,還考察了吸附劑的再生及重復利用,探討了ACS對Cr(Ⅵ)的吸附熱力學和動力學。實驗結果表明,與石英砂相比,ACS對Cr(Ⅵ)的去除率明顯增加。pH值對吸附效果的影響較大,pH＜7.0時,去除率隨著

4、pH值的升高而增加,pH＞7.0時,去除率隨著pH值的升高急劇下降,中性條件下吸附效果最佳。實驗研究的共存陰離子中,PO43-和SO42-對Cr(Ⅵ)的吸附影響較大,而Cl-和NO3-的存在對Cr(Ⅵ)的吸附影響較小。升高溫度有利于吸附反應的進行,隨著反應溫度的升高,吸附量增加,三種實驗溫度條件下(293 K、303 K、313 K),ACS對Cr(Ⅵ)的飽和吸附量分別為0.060 mg/g,0.070 mg/g和0.076 mg/g。

5、Langmuir及Freundlich等溫吸附模型均能較好的描述ACS對Cr(Ⅵ)的吸附過程(R2≥0.95)。吸附動力學可以用偽二級反應動力學方程進行擬合。吸附反應的△G為負值,焓變△H為正值,說明該吸附過程是自發(fā)的吸熱反應。堿溶液對吸附劑的再生效果最好,實驗選用0.01 mol/L的NaOH溶液作為再生劑,再生后的吸附劑可以重復利用。通過動態(tài)吸附柱實驗,得到的ACS吸附Cr(Ⅵ)的穿透曲線表明,當吸附柱運行至300 min時,達到穿