论文部分内容阅读
近年来,水体重金属阳离子污染问题得到了广泛而深入的研究,但在阴离子污染方面却做的远远不够,水体中阴离子污染的危害并不比阳离子低,因此,对水体中重金属阴离子进行更全面、更深入的研究已经成为一项重要的课题。本文用共沉淀法制备了镁铝水滑石(Mg-Al-LDHs简写为LDHs),通过对制备条件的单因素影响实验和正交实验,对其结构和性质进行了较详细的研究,并对在最佳制备条件下制得镁铝水滑石通过红外线光谱分析、透视电镜扫描,X射线衍射图谱等方法进行了表征。详细探讨了镁铝水滑石对铬酸根、砷酸根吸附的各种影响因素及其吸附性能等方面,并进一步研究了它们的吸附热力学和吸附动力学过程。本文的研究表明:(1)LDHs制备单因素实验表明:吸附量随Mg/Al离子比的增大先增加后下降,且Mg/Al离子比为2:1时有最大值;在碱性范围内,吸附量随pH的增高先增加后减小,对Cr(VI)、As(V)分别在pH值为10.5、10时达到最大值;随着合成温度的升高,LDHs对Cr(VI)、As(V)的吸附量逐渐上升,且80℃C时趋于平稳;LDHs对Cr(VI)、As(V)的吸附量随着陈化时间的增长而增加,在12h之后吸附量基本保持不变。(2)LDHs制备正交实验结果表明:针对Cr(VI)的吸附,LDHs最佳制备条件为,Mg/Al离子比为2:1、pH为10.5、反应温度为90℃、陈化时间时间为24 h,其吸附量可以达到10.5 mg/g;针对As(V)的吸附,LDHs最佳制备条件为,Mg/Al离子比为2:1、pH为10.5、反应温度为90℃、陈化时间时间为16 h,其吸附量可以达到22.6 mg/g。Mg-Al水滑石样品的SEM表征结果显示:制得的水滑石由许多小颗粒团聚而成,并具有良好的层状结构;XRD表征结果显示:样品的结晶度较高,晶型单一,结构较完整。(3)吸附单因素实验表明:Mg-Al水滑石对Cr(VI)、As(V)的吸附量先随pH值的升高逐渐增大然后迅速减小;Cr(VI)、As(V)的吸附量随着温度的升高而增大;Mg-Al水滑石对Cr(VI)、As(V)的吸附量先随着吸附时间的增加迅速增大,然后随着时间的延长增速逐渐降低,吸附量趋于平衡;随着水滑石投加量的增大,单位质量吸附剂Cr(VI)、As(V)的吸附量逐渐降低,但是离子的去除率随着投加量的增大逐渐升高;当Cr(VI)、As(V)离子初始浓度水平较低时,吸附量随着离子初始浓度呈线性增长;当pH值=5、吸附温度为60℃、吸附时间为20h、水滑石投加量为8g/L、离子初始浓度为200mg/L时,Mg-Al水滑石对Cr(VI)的吸附量可以达到10.7mg/g;当pH值=6、吸附温度为60℃吸附时间为20h、水滑石投加量为lOg/L、离子初始浓度为100mg/L时,Mg-Al水滑石对As(V)的吸附量可以达到25.2mg/g。(4)等温吸附模型拟合结果表明:在293～313K温度范围内,Langmuir等温吸附模型对于Cr(VI)、As(V)两种离子来说都具有较高的拟合优度;吸附动力学研究表明:在293～313K温度范围内,二级动力学方程可以很好的描述镁铝水滑石对Cr(VI)、As(V)的吸附过程,其R2值都接近于1.000。