学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

锰改性石英砂（MOCS）去除原水中三价锑的研究

作　者: 曾嵘
导　师: 施永生
学　校: 昆明理工大学
专　业: 市政工程
关键词: 锰改性石英砂负载强度表面羟基三价锑吸附表面络合影响因素
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 21次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

随着我国锑工业的不断发展,锑的使用在我国呈现上升态势,然而由于我国经济发展方式还在转型当中,锑工业基本仍处于粗放型非可持续发展阶段,因此近年来水环境的锑污染问题已成为了比较突出的重金属污染问题之一。在水环境中,锑主要以三价(Sb(Ⅲ))和五价(Sb(Ⅴ))两种价态存在,许多研究都证实了Sb(Ⅲ)的毒性、溶解性、流动性都远大于Sb(V),因此国内外的研究重点主要在工业废水中Sb(Ⅲ)的去除上,而吸附法则是最为普遍的除锑方法。二氧化锰(MnO2)以其特殊的表面物理化学性质成为了水中有毒有害重金属离子的重要吸附剂,但是大部分研究中MnO2以粉末状存在,处理后不易固液分离。多数研究中MnO2所针对废水的锑浓度较高,而对其与水处理中的常用滤料如石英砂有机结合吸附去除原水中微量锑的研究则鲜见报道。本课题在酸性和碱性两种介质条件中制得锰改性石英砂(MOCS),并考察了其表面δ-Mn02的负载强度,结果表明酸性介质中制得的MOCS的表面锰含量要远高于碱性介质中制得的MOCS,负载量分别为0.73mg MnO2/gMOCS和0.1lmg MnO2/gMOCS; SEM电镜扫描结果进一步证实了在酸性介质中制得的MOCS的锰负载强度高于碱性介质中制备的MOCS,前者表面的MnO2涂层均匀厚实,呈立体多孔结构；对酸性介质中制得的MOCS进行XRD检测发现在20=12.5°、24.7°、36.4°处出现了MnO2的特征衍射峰,与标准图谱比较后证明MOCS表面负载的MnO2晶型确为δ型；对MOCS的FTIR检测表明,其在波数505cm-1、1081cm-1、1618cm-1附近出现吸收峰,分别对应着Mn—O键、Mn—OH表面羟基与表面结合水。本课题采用静态试验的方法研究了酸性介质中制得的MOCS对水中微量Sb(Ⅲ)的吸附去除效果和吸附机理,并考察了影响Sb(Ⅲ)在MOCS表面吸附的相关因素。实验结果表明：①、在Sb(Ⅲ)初始浓度为100μg/L, pH=6.5, T=20℃, MOCS投量为30g/L的条件下,接触6h后Sb(Ⅲ)去除率达到95.21%；②、于100mL Sb(Ⅲ)初始浓度为100μg/L的溶液中投加3.0gMOCS,在pH=6.5,T=20℃的条件下,前60min内MOCS即吸附了溶液中95%以上的Sb(Ⅲ),经2h吸附过程即达到了动态平衡；⑧、MOCS对水中Sb(Ⅲ)的吸附符合Langmuir吸附等温式,相关系数为R2=0.9845,故MOCS对于水中Sb(Ⅲ)的吸附为单分子层吸附,理论吸附容量为76.53μg/g、④、MOCS对于水中Sb(Ⅲ)的吸附动力学符合准二级动力学方程,相关系数为R2=0.9961,准二级吸附速率常数K2为0.0267g·μg·min-1;⑤、MOCS吸附去除水中Sb(Ⅲ)的机理是：在MOCS表面上负载的δ-MnO2,其表面锰由于配位不饱和会与水分子配位,水分子再离解后即形成丰富的表面羟基,而Sb(Ⅲ)以H2O·SbO(C4H4O6)-的形式存在于水中,它与MOCS的表面羟基发生络合反应固定在其表面,从而将其从水中去除。⑥、溶液pH值对MOCS去除Sb(Ⅲ)的有一定影响,总体为pH值越低,Sb(Ⅲ)的去除率就越高的关系,这是由于pH的变化改变了8-MnO2的表面电荷性质从而一定程度影响了Sb(Ⅲ)与MOCS表面羟基的络合反应；温度对吸附反应有一定影响,在一定范围内,提高温度有利于吸附反应的进行。常温下, MOCS可以保持对水中的Sb(Ⅲ)95%的去除率。阴离子N03-C1-的引入会降低MOCS对于Sb(Ⅲ)的去除率,而且阴离子浓度越高,其影响越显著；阳离子Ca2+、Mg2+的引入则可以促进MOCS对于Sb(Ⅲ)的吸附作用。MOCS作为吸附剂在对锑微污染原水的治理方面有着较好的应用前景。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-9
目录  9-11
第一章绪论  11-27
  1.1 课题背景  11-15
  1.2 除锑技术研究现状  15-19
  1.3 锰氧化物及其改性滤料在水处理中的研究进展  19-25
  1.4 本课题的主要研究内容  25
  1.5 本课题的主要创新点  25-27
第二章吸附的基本理论  27-37
  2.1 吸附机理及其分类  27
  2.2 吸附平衡与吸附等温线  27-32
  2.3 表面络合模式  32-37
第三章实验方案设计与分析方法  37-44
  3.1 实验材料与仪器  37-38
  3.2 实验设计  38-40
  3.3 检测项目与方法  40-44
第四章 MOCS的制备及表征  44-51
  4.1 MOCS的制备  44-45
  4.2 MOCS的表征  45-51
第五章 MOCS吸附除锑性能及机理研究  51-70
  5.1 MOCS吸附除锑性能研究  51-56
  5.2 三价锑在MOCS表面上吸附的机理研究  56-70
第六章 MOCS吸附除锑影响因素研究  70-79
  6.1  70-72
  6.2 温度对MOCS除锑效果的影响  72-74
  6.3 水中无机阴离子对MOCS除锑效果的影响  74-76
  6.4 水中无机阳离子对MOCS除锑效果的影响  76-79
第七章结论与建议  79-83
  7.1 结论  79-81
  7.2 建议  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-91
附录攻读硕士期间发表的学术论文  91-93

锰改性石英砂（MOCS）去除原水中三价锑的研究

内容摘要

全文目录

相似论文