【摘要】：在對(duì)鉛污染的處理中,需要對(duì)實(shí)際應(yīng)用中的多個(gè)因素進(jìn)行分析,如時(shí)間對(duì)污水中的二價(jià)鉛離子的去除率的影響、吸附劑的實(shí)際分子結(jié)構(gòu)模型等等。本文采用了多種方法針對(duì)上述問(wèn)題做了下面相關(guān)的研究:1.針對(duì)水溶液中鉛離子的去除,先合成檸檬酸-水滑石的材料,并利用X-射線衍射儀(XRD)、場(chǎng)發(fā)射電鏡掃描(SEM)等先進(jìn)設(shè)備對(duì)材料進(jìn)行了相關(guān)的表征和分析。針對(duì)批實(shí)驗(yàn)的動(dòng)力學(xué)過(guò)程,首先針對(duì)最為常用的擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行多角度的對(duì)比和分析,在對(duì)實(shí)際實(shí)驗(yàn)和擬合效果的對(duì)比后,以擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ),針對(duì)實(shí)際的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),做相應(yīng)地的改進(jìn)和優(yōu)化,提升了動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)的擬合效果。2.在對(duì)檸檬酸水滑石的結(jié)構(gòu)做理論計(jì)算后,獲得檸檬酸水滑石比較穩(wěn)定的理論模型。同時(shí),針對(duì)檸檬酸水滑石的理論模型,通過(guò)運(yùn)用主成分分析、K-means聚類和分層聚類的聚類分析方法對(duì)理論計(jì)算過(guò)程中,檸檬酸根的空間結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程進(jìn)行分析,找到了一個(gè)與最終結(jié)果不同的檸檬酸根的空間結(jié)構(gòu),對(duì)日后的理論計(jì)算提供了豐富的數(shù)據(jù)。3.合成了三種氧化鐵材料并在三種氧化鐵對(duì)鉛離子去除的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用改進(jìn)的動(dòng)力學(xué)模型,通過(guò)運(yùn)用X-射線衍射圖譜(XPS)和磁滯回線(VSM)等儀器和其他批實(shí)驗(yàn)對(duì)氧化鐵的機(jī)理及氧化鐵去除鉛離子的機(jī)理進(jìn)行探究和計(jì)算。在相關(guān)的實(shí)驗(yàn)和計(jì)算中,改進(jìn)的動(dòng)力學(xué)模型證明了鉛離子的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程更加符合擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,材料的吸附性能受pH和溫度的影響而離子強(qiáng)度對(duì)整個(gè)過(guò)程的影響微乎其微,同時(shí)相關(guān)的熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)證明整個(gè)吸附過(guò)程是吸熱且能夠自發(fā)進(jìn)行的。本文通過(guò)對(duì)動(dòng)力學(xué)模型的改進(jìn)和聚類方法的使用,對(duì)促進(jìn)鉛污染的治理產(chǎn)生了重要的作用。
【圖文】：

２．３結(jié)果與討論逡逑２．３．１動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)前的材料結(jié)構(gòu)的表征與計(jì)算逡逑圖２－ｌ（ａ）是ＬＤＨ和Ｃｉｔｒｉｃ－ＬＤＨ的ＦＴ－ＩＲ紅外光譜。在圖中３５２７邋ｃｍ－１處的振逡逑動(dòng)帶是由ＬＤＨ表面０Ｈ基團(tuán)的伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的。在檸檬酸插Ｍ改性鎂鋁水滑石逡逑后，檸檬酸Ｃ＝０羰基與０Ｈ基團(tuán)發(fā)生相互作用，使得０Ｈ的振動(dòng)位置偏移到３４５２逡逑ｃｍ＿ｌ。除此之外，兩個(gè)材料在６４３邋ｃｒｒｆ１和４４７邋ｃｍ－１處出現(xiàn)的吸收峰證實(shí)『Ａ１－０逡逑和Ｍｇ－０鍵的存在［４５］。同時(shí)，Ｄ３ｈ內(nèi)存在的Ｎ０３？導(dǎo)致了邋ＡＩ－０和Ｍｇ－０的偏移，逡逑是ＡＩ－０和Ｍｇ－０晶格振動(dòng)的主要原因。另外，在１２６５邋ｃｎＶ１和１６２８邋ｃｍ“處出現(xiàn)逡逑的吸收峰是ＣＨ２伸縮的特征。而出現(xiàn)在丨４００邐的特征峰可以歸因于Ｃ＝０的逡逑振動(dòng)％１。這鳴結(jié)果清楚地表明，檸檬酸迎過(guò)相互作⑴成功地改變了邋ＬＤＩＩ的表面逡逑官能團(tuán)。逡逑（ａ）邐（ｂ＞邐（００３）逡逑ｃｒｉｉｉｒ－ｉ．ｍｉＨ邐１逡逑ＪＵ＇Ｔ逡逑ｕ／邐１６４９邋ｉ—Ｕ邐？逡逑３５００邐３０００邐２５００邐２０００邐１５００邐！０００邐５（Ｍ）邐ｎ邋ｉ0邋２０邐３０邐４０邐５０邋ＷＪ邋７０邐８０逡逑Ｗａｖｉ＇ｎｕｍｌｉｅｒ邋（ｃｍ邋＇）邐２邋Ｔｈｅｌａ邋（ｄｅｇｒｅｅ）逡逑圖２－１水滑石和Ｃｉｔｒｉｃ－ＬＤＨ在ＦＴ－丨Ｒ傅里葉紅外圖譜（圖（ａ））和ＸＲＤ（圖（ｂ））逡逑圖２－ｌ（ｂ）比較了加入檸檬酸鈉前后的Ｍｇ－Ａｌ水滑石在ＸＲＤ衍射圖譜上的變逡逑化，顯示了邋Ｃｉｔｒｉｃ－ＬＤＨ和ＬＤＨ在水滑石的結(jié)晶程度ｌ４７＿４８Ｌ邋Ｘ射線衍射圖表明，逡逑Ｃｉｔｒｉｃ－ＬＤＨ的主要衍射峰與作對(duì)比Ｍｇ－Ａｌ邋ＬＤＨ相一致

據(jù)在（００３）、（００９）、（０１２）、（０１５）和（０１８）峰面在ＸＲＤ圖譜上形成的反射［４９’５Ｑ】。利逡逑用布拉格方程（ｄ邐２邋Ｘ邋＝邋０．１５４ｎｍ）進(jìn)行計(jì)算，層與層之間隙ｄ值（ｄＧＱ３）為逡逑０．７４邋ｎｍ。同時(shí)Ｃｉｔｒｉｃ－ＬＤＨ衍射峰的寬度明顯增大。如圖２－１所示，與沒(méi)有進(jìn)行逡逑改性的水滑石相比，Ｃｉｔｒｉｃ－ＬＤＨ的結(jié)晶度和尺寸明顯縮小。綜上，在合成ＬＤＨ逡逑的過(guò)程中加入的檸檬酸鈉限制了邋ＬＤＨ的晶體生長(zhǎng)，對(duì)其結(jié)晶度有輕微的改變。逡逑圖２－２是通過(guò)掃描電鏡觀察Ｃｉｔｒｉｃ－ＬＤＨ的形貌和微觀結(jié)構(gòu)，圖２－２（ａ）和圖２－逡逑２（ｂ）顯示。材料的晶體較小，形狀不規(guī)則，與圖２－１中ＸＲＤ衍射峰的半峰寬度較逡逑寬相一致。逡逑圖２－２不同分辨率下的Ｃｉｔｒｉｃ－ＬＤＨ掃描電鏡圖像顯示出不同的形貌逡逑ＸＰＳ光譜通過(guò)研究原子的激發(fā)態(tài)來(lái)分析Ｃｉｔｒｉｃ－ＬＤＨ表面相互作用，并深入逡逑探討二價(jià)鉛離子吸附前后官能團(tuán)的氧化態(tài)。ＸＰＳ所有的光譜圖如圖２－３所示。圖逡逑２－３（ａ）為寬掃描，，兩條曲線均由主要元素峰組成，如Ａ１２ｐ，邋Ｍｇ２ｐ，Ｏｌｓ和Ｃｌｓ。逡逑由圖２－３（ｂ）可知，在二價(jià)鉛離子被吸附后，〗３８．６ｅＶ和ｌ４３．６ｅＶ的衍射峰可歸因逡逑于Ｐｂ４ｆ的衍射
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X703

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本文編號(hào)：2660315