發(fā)布時間：2020-05-22 05:12

【摘要】：Cr(Ⅵ)是一種常見的水體污染物,對環(huán)境與人體有極大的危害。而且Cr(Ⅵ)是深圳市工業(yè)污染中等標(biāo)污染負(fù)荷較高的污染物,所以本研究以Cr(Ⅵ)為處理目標(biāo)進(jìn)行研究。傳統(tǒng)的處理Cr(Ⅵ)方法成本較高并可能產(chǎn)生大量難以處理的含鉻污泥,而吸附法具有高效,成本低,吸附劑可循環(huán)利用的優(yōu)點。本文以荔枝殼(LS,litchi shell)和荔枝殼生物炭(LSB,litchi shell biochar)作為載體,通過共沉淀法先后負(fù)載四氧化三鐵(Fe_3O_4)和層狀雙氫氧化物(LDH,layered double hydroxide),制備出改性磁性荔枝殼吸附劑(MMLS,modified magnetic litchi shell adsorbent)和改性磁性荔枝殼生物炭吸附劑(MMLSB,modified magnetic litchi shell biochar adsorbent)。通過單因素和正交實驗考察荔枝殼生物炭煅燒溫度、四氧化三鐵負(fù)載量、層狀雙氫氧化物負(fù)載量和吸附劑粒徑對改性效果的影響。通過比較兩種不同原料制備的吸附劑,確定了以荔枝殼為載體的吸附劑去除Cr(Ⅵ)的效果最佳。具體制備條件為:荔枝殼10 g,氯化鐵和氯化亞鐵加入量分別為0.06 mol和0.03 mol,氯化鎂和氯化鋁加入量分別為0.15 mol和0.05mol,粒徑0.3-0.9 mm。XRD、FT-IR、SEM表征分析結(jié)果表明荔枝殼中成功負(fù)載了四氧化三鐵和層狀雙氫氧化物,并且負(fù)載后吸附劑形貌發(fā)生明顯變化。本研究通過靜態(tài)吸附實驗考察了模擬廢水中溶液pH、吸附劑投加量、Cr(Ⅵ)初始濃度對吸附劑吸附效能的影響。在綜合考慮吸附劑的比吸附量和Cr(Ⅵ)去除率的基礎(chǔ)上,溶液pH最佳為3,吸附劑投加量為6 g/L,Cr(Ⅵ)初始濃度為100 mg/L。此外本研究考察了共存離子對吸附劑吸附效能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)共存離子中陰離子對吸附劑吸附效能的抑制程度較大。同時采用準(zhǔn)一級動力學(xué)、準(zhǔn)二級動力學(xué)、顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型和Elovich模型對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)二級動力學(xué)擬合效果最好。采用Langmuir、Freundlich和Sips吸附等溫模型對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,發(fā)現(xiàn)實驗數(shù)據(jù)更加符合Sips模型,擬合得到吸附劑最大吸附量可達(dá)58.8mg/g。吸附動力學(xué)和吸附等溫線擬合結(jié)果表明吸附劑的吸附過程以化學(xué)吸附為主。本文考察了吸附劑對實際鍍鉻漂洗水和混合含鉻廢水中Cr(Ⅵ)的吸附效能,發(fā)現(xiàn)吸附劑幾乎可以完全將鍍鉻漂洗水中的Cr(Ⅵ)去除,而對于混合含鉻廢水,由于成分復(fù)雜,完全去除Cr(Ⅵ)需要更多的吸附劑投加量。本研究的吸附劑適用于六價鉻濃度在100 mg/L以下的含鉻廢水。循環(huán)再生實驗結(jié)果表明對于鍍鉻漂洗水,在循環(huán)了六次后,吸附劑仍具有較高的吸附能力。
【圖文】：

（1）吸附劑的制備與表征 以荔枝殼和荔枝殼生物炭為載體，用四氧化三鐵和層狀雙氫氧化物對兩者分別進(jìn)行改性，制備出改性磁性荔枝殼吸附劑（MMLS，modified magnetic litchi shell adsorbent）和改性磁性荔枝殼生物炭吸附劑（MMLSB，modified magnetic litchi shell biochar adsorbent）。通過單因素和正交實驗對吸附劑的制備條件進(jìn)行優(yōu)化，分別得到兩種吸附劑最優(yōu)的制備條件。然后將兩者的吸附效能進(jìn)行比較，以吸附效能最好的吸附劑作為研究對象，進(jìn)行XRD、FT-IR、SEM-EDS、BET 和磁性表征，從而對吸附劑的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行探究。（2）吸附劑的反應(yīng)條件考察 以最優(yōu)吸附劑為研究對象，考察模擬配水中pH、Cr（Ⅵ）初始濃度、共存離子和吸附劑用量對吸附劑吸附效能的影響；對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行吸附動力學(xué)和吸附等溫線擬合，從而對其吸附機(jī)理有初步認(rèn)識。（3）吸附劑在實際電鍍廢水中的吸附效能考察 以鍍鉻漂洗水和鍍鉻混合水為研究對象，，考察不同吸附劑投加量對吸附劑吸附效能的影響，并研究吸附劑的循環(huán)再生；考察吸附前后廢水中主要共存離子含量的變化。技術(shù)路線如圖 1-1：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文，從 300℃時的 0.84 mmol/g 下降到 700℃時的 0.03 mmol/g，這是的酚類由于其自身的結(jié)構(gòu)屬于較弱的官能團(tuán)，更易于降解[40]。表 3-1 不同煅燒溫度下荔枝殼生物炭 Boehm 滴定結(jié)果度（℃） 羧基（mmol/g） 酚類（mmol/g） 總酸性基團(tuán)（m300 0.35 0.84 2.26400 0.40 0.24 0.95500 0.19 0.01 0.24600 0.14 0.01 0.20700 0.08 0.03 0.19煅燒溫度對 MMLSB 吸附效能的影響了研究不同煅燒溫度下形成的荔枝殼生物炭對最終制備的吸附劑吸，實驗選取 300、400、500、600、700℃五個煅燒溫度制備不同的荔枝殼生物炭為原料制備改性磁性荔枝殼生物炭吸附劑。其中四氧為 3 mmol/g；層狀雙氫氧化物（LDH）負(fù)載量為 38%；粒徑為 0.6
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X781.1

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本文編號：2675500