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功能化吸附剂除去水中的重金属及在分析中应用

作　者: 李春画
导　师: 司士辉
学　校: 中南大学
专　业: 化学工程
关键词: 阿拉伯树胶活性炭吸附重金属饮用水阳极溶出伏安法
分类号: TQ424.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文以粉末活性炭为原料,以从鸡蛋壳中提取的钙液和磷酸,四氧化三铁和阿拉伯树胶为活化剂,制成了三种功能化的吸附剂,即Ca2+/PO43+改性的粉末活性炭；Fe304负载活性炭；阿拉伯树胶修饰磁性碳。本文一方而,研究了功能化的吸附剂的基本特性,二次污染的饮用水中对重金属的吸附效果。另一方面,利用磁性吸附剂,即Fe304负载活性炭,阿拉伯树胶修饰的磁性碳,作为富集饮用水中微量砷和铜的吸附剂,用于阳极溶出伏安法测定水中微量的砷和铜。主要研究结果如下：(1)从废蛋壳中提取的钙溶液可以作为低成本的活化剂,提高活性炭的吸附性能。在室温26℃,pH为6.8的饮用水中,Ca2+PO43-改性后的碳用量是1g/L,混悬吸附2小时,能除去饮用水卫生标准中Cd2+、Cr(VI)、Pb2+各重金属离子限值浓度的2.5倍量,并且在饮用水中原有的Cu2、A13+、Zn2+离子含量降低。(2)在室温26℃，pH为6.8的饮用水中,阿拉伯树胶修饰的磁性碳吸附铜离子,在5分钟内达到吸附平衡,最大吸附容量是39.05mg/g。此外,吸附数据符合Freundlich吸附等温方程,Freundlich吸附常数为1.260L/mg。(3)在室温26℃,pH为6.8的饮用水中功能化的吸附剂能够去除As(Ⅲ)、Cd2+、Cr(Ⅵ)、Pb2+,从而弥补单一吸附剂的不足。功能化的吸附剂用量是0.9g/L,混：悬吸附6小时,能除去饮用水标准中As(Ⅲ)、Cd2+、Cr(Ⅵ)、Pb2+各重金属的限值浓度的1.25倍量,并且饮用水中原有的Al3+、Cu2+、Zn2+的含量减少。(4)磁性吸附剂,作为富集饮用水中微量的砷和铜的吸附剂,可以提高饮用水中微量砷和铜测定的灵敏度。磁性碳富集-金电极溶出伏安法测定饮用水中微量的砷,相对标准偏差RSD为0.1%-0.8%；阿拉伯树胶修饰磁性碳富集下的电化学测定饮用水中的铜,相对标准偏差RSD为0.2%-1.2%,测定1μg/L As(Ⅲ)和1μg/LCu2+水样,富集后比未富集时重现性更好图22副,表18个,参考文献48篇。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
1 绪论  10-15
  1.1 饮用水的二次污染原因及其危害  10
  1.2 饮用水的水质特点和处理对策  10-12
  1.3 改性活性炭的用途及前景  12-13
    1.3.1 改性活性炭的用途  12
    1.3.2 改性活性炭的前景  12-13
  1.4 电化学溶出伏安法测定水中的重金属  13
  1.5 实验内容及研究意义  13-15
    1.5.1 研究内容  13-14
    1.5.2 研究意义  14-15
2 Ca~(2+)/PO_4~(3-)改性粉末活性炭除去饮用水中微量重金属  15-25
  2.1 引言  15
  2.2 主要仪器及试剂  15-17
    2.2.1 实验仪器  15-16
    2.2.2 实验试剂  16-17
  2.3 反应装置  17-18
  2.4 实验步骤  18-19
    2.4.1 粉末活性炭预处理  18
    2.4.2 Ca~(2+)/PO_4~(3-)改性粉末活性炭的制备和表征方法  18-19
    2.4.3 处理多种金属离子共存的饮用水  19
  2.5 结果与讨论  19-23
    2.5.1 物相分析Ca~(2+)/PO_4~(3-)改性后的活性炭  19-21
    2.5.2 吸附重金属离子效果  21-22
    2.5.3 吸附机理探讨  22-23
  2.6 小结  23-25
3 阿拉伯树胶装饰磁性碳去除饮用水中微量重金属  25-42
  3.1 引言  25
  3.2 实验仪器及试剂  25-27
    3.2.1 实验仪器  25-26
    3.2.2 实验试剂  26-27
  3.3 实验装置  27
  3.4 实验步骤  27-31
    3.4.1 粉末活性炭预处理  27
    3.4.2 制备磁性粉末活性炭  27
    3.4.3 阿拉伯树胶修饰磁性碳的制备和表征方法  27-28
    3.4.4 处理重金属离子  28-29
    3.4.5 混合吸附剂处理多种金属离子共存的饮用水  29
    3.4.6 测定水样中有机物含量  29-31
  3.5 结果与讨论  31-40
    3.5.1 物相分析磁性碳和阿拉伯树胶修饰的磁性碳  31-33
    3.5.2 吸附时间  33-34
    3.5.3 吸附容量和吸附等温式  34-36
    3.5.4 阿拉伯树胶修饰的磁性碳吸附重金属离子效果  36-37
    3.5.5 混合吸附剂吸附重金属离子效果  37-38
    3.5.6 吸附剂吸附水样中微量有机物效果  38-39
    3.5.7 吸附机理探讨  39-40
  3.6 小结  40-42
4 磁性微粒富集-溶出伏安法测定水中微量的砷和铜  42-55
  4.1 引言  42
  4.2 磁性碳富集-金电极溶出伏安法测定水中微量的砷  42-45
    4.2.1 仪器和试剂  42-43
    4.2.2 试剂的配制  43
    4.2.3 实验方法  43-45
  4.3 阿拉伯树胶修饰磁性碳富集下的电化学测定水中的铜  45-49
    4.3.1 实验仪器和实验试剂  45-46
    4.3.2 主要试剂的配制  46
    4.3.3 实验原理  46-47
    4.3.4 实验方法  47-49
  4.4 结果与讨论  49-54
    4.4.1 金电极预处理结果  49
    4.4.2 磁性碳富集-金电极溶出伏安法测定水中砷的精密度  49-50
    4.4.3 砷水样测定结果  50-51
    4.4.4 玻碳电极预处理结果  51-52
    4.4.5 阿拉伯树胶修饰磁性碳富集下的电化学测定铜离子的精密度  52
    4.4.6 铜离子水样测定结果  52-54
  4.5 小结  54-55
总结和展望  55-57
参考文献  57-61
攻读学位期间主要的研究成果  61-62
致谢  62

功能化吸附剂除去水中的重金属及在分析中应用

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