類水滑石化合物的制備及對(duì)水中苯酚吸附性能研究.pdf

1、山西省作為全國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地，焦化行業(yè)是煤炭工業(yè)的重要組成部分。焦化廠產(chǎn)生的廢水具有高COD、高氨氮、含難降解污染物等水質(zhì)特點(diǎn)。由于焦化廢水中有機(jī)污染物降解不徹底，排到水環(huán)境后，造成了有機(jī)物污染的重大隱患。在山西省局部地區(qū)已出現(xiàn)苯酚微污染現(xiàn)象，苯酚濃度超過(guò)《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-93)要求的Ⅲ類地下水苯酚濃度≤0.002mg/L以及《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）要求的苯酚濃度≤0.002mg/L

2、。
　　吸附法是去除水中低濃度苯酚的常用方法，類水滑石化合物具有吸附容量大、投加量少、便于回收等優(yōu)點(diǎn)，在吸附去除水中硫酸根離子、氟離子的研究中已得到驗(yàn)證?；谏轿魇〔糠值貐^(qū)地下水中苯酚、硫酸根離子和氟離子有同時(shí)超標(biāo)的現(xiàn)象，如類水滑石化合物能夠具有吸附苯酚的作用，則可簡(jiǎn)化地下水凈化處理工藝，將地下水中苯酚、硫酸根離子和氟離子三種微污染物在同一反應(yīng)器中得以去除。
　　本文采用三種自制的類水滑石化合物，考察其對(duì)苯酚的吸附效果及其影

3、響因素，進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)分析，篩選出苯酚最優(yōu)吸附材料；本文還研究了Mg/Al/Fe類水滑石化合物對(duì)苯酚、硫酸根、氟離子同時(shí)吸附去除的效果。得出主要結(jié)論如下：
　　1、采用共沉淀法制備的Mg/Al/Fe類水滑石化合物及其在不同溫度下焙燒制得的衍生復(fù)合氧化物通過(guò)XRD，F(xiàn)T-IR，SEM等技術(shù)表征，表征結(jié)果說(shuō)明合成的材料具有典型的類水滑石材料的層狀結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)清晰完整。
　　Mg/Al/Fe類水滑石吸附苯酚實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：Mg/Al/

4、Fe類水滑石材料在25-40℃溫度范圍內(nèi)均可高效發(fā)揮作用；吸附劑投加量對(duì)苯酚去除率也無(wú)明顯變化；反應(yīng)40min時(shí)已基本達(dá)飽和吸附狀態(tài)。動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明：投加量為0.1mg/L時(shí)符合準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，速率常數(shù)和平衡吸附量分別為0.0295min-1和8.51mg/g；投加量0.5mg/L和1mg/L時(shí)均符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，速率常數(shù)和平衡吸附量分別為0.0029L/(mg.min)、0.0032L/(mg.min)和10.90mg/g、11

5、.04mg/g。等溫吸附滿足Langmuir吸附等溫模型，表明吸附過(guò)程為單層吸附，存在化學(xué)吸附，吸附為優(yōu)先吸附。離子的共存對(duì)苯酚有抑制作用。硫酸根、氟離子、苯酚的吸附優(yōu)先順序?yàn)椋毫蛩岣x子、氟離子、苯酚，表明在類水滑石材料吸附過(guò)程中，離子所帶電荷數(shù)越大，被吸附力就越大。
　　2、應(yīng)用XRD技術(shù)對(duì)Mg/Fe類水滑石化合物進(jìn)行表征，結(jié)果說(shuō)明材料具有典型的類水滑石材料的層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)清晰完整。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，苯酚去除率受pH影響較大；

6、吸附效率隨吸附劑投加量增加，且反應(yīng)40min內(nèi)基本完成吸附。吸附動(dòng)力學(xué)分析表明，投加量為0.1mg/L、0.5mg/L和1.0mg/L時(shí)均滿足準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，擬合得到的速率常數(shù)分別為0.0220min-1、0.0217min-1和0.0254min-1，吸附平衡時(shí)的吸附量分別為8.12mg/g、9.30mg/g和9.53mg/g。
　　3、應(yīng)用XRD技術(shù)對(duì)淀粉分散后的Mg/Al類水滑石化合物進(jìn)行表征，表征結(jié)果說(shuō)明加入淀粉的Mg/

7、Al類水滑石化合物較常規(guī)Mg/Al類水滑石峰銳度降低，但尺寸更均勻。吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：淀粉分散后的Mg/Al類水滑石化合物可有效吸附苯酚；苯酚吸附效率受pH值影響較大；最佳吸附溫度為30℃；淀粉最佳投加濃度為10g/L，吸附劑最佳投加量為1mg/L。吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，投加量為0.1mg/L、0.5mg/L時(shí)均滿足準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，得到的速率常數(shù)和平衡吸附量分別為0.0223min-1、0.0233min-1和8.45mg/g、9.39

8、mg/g；投加量1mg/L時(shí)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，速率常數(shù)和平衡吸附量分別為0.0028L/(mg.min)和11.19mg/g。
　　4、三種類水滑石化合物都具有良好的吸附苯酚效果，但Mg/Al/Fe類水滑石化合物對(duì)苯酚的吸附效果明顯優(yōu)于其他兩種材料。它高效發(fā)揮作用的溫度范圍比較廣，可以在25-40℃的范圍內(nèi)吸附苯酚，且吸附效率均在90％以上。此外，Mg/Al/Fe投加量較少即可發(fā)揮較好作用，僅需投加量為0.5mg/L，吸附效率