本文關鍵詞：鐵氧化物及其腐殖質(zhì)復合體對六價鉻的吸附研究

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【摘要】：隨著工業(yè)的發(fā)展,重金屬對水體的污染日益嚴重,其中,六價鉻因為其具有潛在致癌性、對環(huán)境的持久危害性而受到人們的廣泛關注。當環(huán)境被Cr(VI)污染后,水體以及土壤中Cr(VI)的遷移轉(zhuǎn)化行為對于環(huán)境監(jiān)測以及污染的評估顯得格外重要。本論文通過水熱法合成了兩種常見的鐵氧化物(磁鐵礦和赤鐵礦),一方面利用這兩種鐵礦作為吸附材料,對影響吸附Cr(VI)的幾種因素進行研究;另一方面,將其投入到兩種腐殖質(zhì)溶液(腐植酸溶液和富里酸溶液)之中,制備了幾種自然界中常見的吸附態(tài)有機-無機復合體:磁鐵礦腐植酸復合體(MH)、磁鐵礦富里酸復合體(MF)、赤鐵礦腐植酸復合體(HH)和赤鐵礦富里酸復合體(HF)。利用這些復合體與Cr(VI)相互作用,通過吸附動力學、吸附等溫線、吸附熱力學和吸附機制對其進行了研究。本論文主要結(jié)論如下:1.通過水熱法制備的磁鐵礦和赤鐵礦兩者形貌相似,均為直徑約為10 nm的球狀顆粒,且均以介孔為主,但是磁鐵礦和赤鐵礦的比表面積以及微孔分布存在較大差異:赤鐵礦的比表面積大于磁鐵礦,但是微孔面積要遠小于磁鐵礦;另一方面,腐植酸和富里酸表面的官能團區(qū)別明顯:兩者都含有特有的官能團,但是富里酸的官能團種類更加繁多。2.通過研究磁鐵礦和赤鐵礦對Cr(VI)的吸附因素發(fā)現(xiàn):pH對磁鐵礦和赤鐵礦吸附Cr(VI)的影響最大,雖然在pH值較低時,兩者對Cr(VI)的吸附量差別較小,但隨著pH值的升高,赤鐵礦對Cr(VI)的吸附效果要遠優(yōu)于磁鐵礦。另外,當pH值大于磁鐵礦和赤鐵礦的等電點時,兩者對Cr(VI)仍有一定量的吸附,可見物理吸附不是主導作用。通過考察離子強度對磁鐵礦和赤鐵礦吸附Cr(VI)影響,發(fā)現(xiàn)兩種鐵礦在不同的離子強度下,吸附效果變化不是很明顯,有可能是形成了內(nèi)圈復合體結(jié)構(gòu)。當吸附劑投加量增加時,兩種鐵礦對Cr(VI)吸附量增大,但是吸附劑利用率降低。3.在制備復合體的過程中,發(fā)現(xiàn)赤鐵礦對腐植酸和富里酸的吸附量大于磁鐵礦對腐植酸和富里酸的吸附量,進一步表明赤鐵礦的吸附性能優(yōu)于磁鐵礦;磁鐵礦和赤鐵礦對富里酸的吸附量均要遠大于腐植酸,反映了兩種腐殖質(zhì)中,富里酸的吸附性能可能優(yōu)于腐植酸,這可能源于其表面豐富的官能團。制備的四種復合體的等電點相近,但都遠遠低于磁鐵礦和赤鐵礦,這是由于復合體表面主要為腐植酸或者富里酸。雖然四種復合體的等電點相近,但是對Cr(VI)的吸附效果差別明顯,這也說明其中存在化學吸附作用。兩種鐵礦被腐殖質(zhì)包裹后的形成的復合體,對Cr(VI)的吸附效果變化趨勢不同。4.鐵礦及其復合體對Cr(VI)的吸附動力學符合準二級動力學方程,不符合準一級動力學方程。Langmuir、BET和Freundlich模型對鐵礦及其復合體吸附Cr(VI)等溫線擬合較好,Temkin模型擬合相對較差。通過對擬合的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),所有實驗組對Cr(VI)的吸附都是自發(fā)的,且都在吸附劑表面進行,化學吸附和物理吸附同時存在,但主要以化學吸附為主;除赤鐵礦腐植酸復合體(HH)對Cr(VI)的吸附過程外,其余實驗組對Cr(VI)的吸附均屬于放熱反應。相比于采用純鐵氧化物的傳統(tǒng)方法,本研究將環(huán)境中非常廣泛存在的一種有機-無機復合體——鐵氧化物腐殖質(zhì)復合體作為研究對象,能更為全面地反映出鐵氧化物在真實環(huán)境中對六價鉻的遷移轉(zhuǎn)化行為,為六價鉻的污染防治提供重要信息。
【關鍵詞】：吸附 六價鉻 鐵氧化物 腐殖質(zhì)
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：X52;O647.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstact7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 鉻污染簡介11-14
• 1.1.1 概述11-12
• 1.1.2 六價鉻污染現(xiàn)狀12-13
• 1.1.3 六價鉻污染的修復13-14
• 1.2 吸附理論概述14-16
• 1.2.1 吸附作用14-15
• 1.2.2 影響吸附的因素15-16
• 1.3 有機-無機復合體16-17
• 1.3.1 有機-無機復合體結(jié)合機理16-17
• 1.3.2 復合體性質(zhì)17
• 1.4 研究目的和內(nèi)容17-19
• 1.4.1 研究目的和意義17-18
• 1.4.2 研究內(nèi)容18
• 1.4.3 技術路線18-19
• 第二章 鐵氧化物的制備及表征和腐殖質(zhì)的結(jié)構(gòu)19-29
• 2.1 引言19
• 2.2 實驗材料與方法19-21
• 2.2.1 實驗材料19-20
• 2.2.2 實驗方法20-21
• 2.3 結(jié)果與討論21-27
• 2.3.1 腐植酸和富里酸的組成與結(jié)構(gòu)21-22
• 2.3.2 磁鐵礦和赤鐵礦的表征22-27
• 2.4 本章小結(jié)27-29
• 第三章 鐵氧化物對Cr(VI)的吸附特性研究29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 實驗材料與方法29-33
• 3.2.1 實驗材料29-30
• 3.2.2 實驗方法30-33
• 3.2.3 數(shù)據(jù)處理33
• 3.3 結(jié)果與討論33-38
• 3.3.1 吸附劑投加量對吸附過程的影響33-34
• 3.3.2 離子強度對吸附過程的影響34-36
• 3.3.3 pH值對吸附過程的影響36-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第四章 鐵氧化物腐殖質(zhì)復合體與Cr(VI)的相互作用研究39-65
• 4.1 引言39-40
• 4.2 實驗材料與方法40-47
• 4.2.1 實驗材料40-41
• 4.2.2 實驗方法41-44
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理44-47
• 4.3 實驗結(jié)果與討論47-64
• 4.3.1 鐵氧化物對腐殖質(zhì)的吸附47-48
• 4.3.2 包裹腐殖質(zhì)的鐵氧化物吸附Cr(VI)動力學研究48-50
• 4.3.3 包裹腐殖質(zhì)的鐵氧化物吸附Cr(VI)等溫線研究50-59
• 4.3.4 包裹腐殖質(zhì)的鐵氧化物吸附Cr(VI)熱力學研究59-60
• 4.3.5 包裹腐殖質(zhì)的鐵氧化物吸附Cr(VI)吸附機制研究60-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論與展望65-67
• 參考文獻67-77
• 附錄A 攻讀學位期間發(fā)表論文目錄77-78
• 致謝78

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