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一维纳米磷酸氢铈吸附去除水体中重金属

作　者: 舒保
导　师: 陈芳；朱丽华
学　校: 华中科技大学
专　业: 分析化学
关键词: 吸附材料一维纳米磷酸氢铈重金属离子吸附容量吸附机理
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

吸附法是处理含重金属离子废水的主要方法之一,吸附法应用的关键是吸附材料的选择。传统吸附材料(如活性炭、天然矿物吸附剂、生物吸附剂)在应用中存在吸附选择性差,处理成本高,难以再生等缺点;而新型的有机官能团改性材料及有机无机复合材料虽然提高了吸附选择性,但吸附容量尚有待提高,有些材料再生能力也亟待改善。本文制备了一维纳米磷酸氢铈(CeP)材料,并以Pb2+为模型金属离子探索了该材料在重金属离子吸附领域的应用。具体对吸附容量、吸附过程及吸附机理做了相关研究,主要研究结果如下:1、TEM表征表明制备的材料为直径约20 nm的纳米纤维自组装成的一维纳米纤维束,该纤维束直径在150 nm ~ 400 nm之间。由XRD表征可知该一维纳米CeP材料具有层状结构。2、静态吸附实验表明,CeP吸附Pb2+的吸附等温线可分为两段,分别对应于Pb2+初始浓度为40 ~ 200 mg L-1的低浓度区域和200 ~ 700 mg L-1的高浓度区域,两段均符合Langmiur模型。由Langmuir模型拟合得到的308 K、323 K、353 K三个温度下CeP吸附Pb2+的饱和吸附容量分别为935 mg g-1、1172 mg g-1和1539 mg g-1,远大于已报道材料的几十到四百毫克/克的吸附容量。3、吸附动力学研究表明,CeP对Pb2+的吸附可在10 min内达到平衡,吸附动力学符合准二级动力学模型,孔吸附为吸附过程的速控步骤;稀酸解吸再生过程也可在2 min内完成,解吸率在95%以上。材料经10次吸附-解吸循环仍保持良好的吸附能力。4、吸附干扰研究表明,水体中20倍于Pb2+浓度共存的Na+、K+、Mg2+对CeP吸附Pb2+过程基本无干扰,Ba2+和Ca2+仅有少许干扰(吸附容量降低20 % ~ 30 %)。通过对单金属离子吸附效果考察,发现CeP对Hg2+、Pb2+、Ag+有很好地吸附选择性。5、借助于pH滴定和荧光监测等手段研究了CeP吸附Pb2+的吸附机理:低浓度区域吸附机理主要为H+离子交换,吸附热△H0 = -35.3 KJ mol-1,为放热过程;高浓度区域吸附机理主要为Ce(Ⅳ)与Pb2+的交换作用,吸附热△H0 = 7.49 KJ mol-1,为吸热过程。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-8
1 绪论  8-22
  1.1 引言  8-9
  1.2 水体重金属污染治理方法  9-12
  1.3 新型高效重金属吸附材料的开发研究现状  12-19
  1.4 磷酸氢铈无机材料研究现状  19-20
  1.5 本文的研究目的和内容  20-22
2 一维纳米磷酸氢铈吸附去除水体中重金属离子  22-42
  2.1 引言  22
  2.2 实验方法  22-29
  2.3 结果与讨论  29-40
  2.4 本章结论  40-42
3 一维纳米磷酸氢铈吸附去除水体中P62+吸附机理研究  42-50
  3.1 引言  42-43
  3.2 实验方法  43-44
  3.3 结果与讨论  44-49
  3.4 本章结论  49-50
4 全文总结  50-51
致谢  51-53
参考文献  53-61
附录攻读学位期间主要研究成果  61

一维纳米磷酸氢铈吸附去除水体中重金属

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