糖炭/硅胶复合吸附剂的制备及吸附Cr（Ⅵ）的研究

摘要

含铬(Ⅵ)废水来源广、毒性大，严重危害了自然环境和人类健康，因此含铬(Ⅵ)废水的处理尤为必要。本论文在克服牺牲模板法制备多孔炭在能耗、成本、环保等方面不足的基础上，以硅胶为模板、蔗糖为碳源，在浓硫酸的作用下经聚合、炭化过程在硅胶的孔道内生成糖炭，同时保留硅胶模板制得糖炭/硅胶复合吸附剂，并用于含铬(Ⅵ)废水的吸附处理。结果表明该种吸附剂对铬(Ⅵ)有着良好的去除效果。 采用静态吸附实验，在同一条件下，以对铬(Ⅵ)的去除能力为指标来判断吸附剂性能的好坏。通过单因素实验对可能的制备因素进行了考察，找出了影响较为显著的因素：加热温度、原料加入量。在此基础上运用正交实验设计，得出了糖炭/硅胶复合吸附剂的优化制备条件：蔗糖∶硅胶∶硫酸∶水=5∶2∶2.5∶25(质量比)、加热温度150℃、时间6h。同时通过XRD、吸碘值、亚甲蓝脱色力及Boehm滴定法测定表面官能团等方法对糖炭/硅胶复合吸附剂进行了表征。 采用静态吸附法考察了pH值、处理时间、处理温度、吸附剂用量、Cr(Ⅵ)的初始浓度及离子浓度对糖炭/硅胶复合吸附剂去除Cr(Ⅵ)能力的影响，得出糖炭/硅胶复合吸附剂对Cr(Ⅵ)和总铬去除的最佳pH值为2.3，吸附平衡时间为20h；Cr(Ⅵ)的去除率随着吸附剂用量的增加而增加、随废水初始浓度的增加而降低；当吸附剂投加量为3.3g/L时，对34mg/L含Cr(Ⅵ)废水去除率高达99％，吸附量为10.2mg/g；干扰电解质氯化钠、硫酸钠和硝酸钠的存在对Cr(Ⅵ)和总铬的去除起抑制作用。 糖炭/硅胶复合吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为符合Langmuir吸附等温方程，并计算了相关模型参数和吸附热力学参数。吸附动力学研究表明，吸附过程符合拟二级动力学方程，且吸附过程受内扩散控制。 吸附机理探讨表明，糖炭/硅胶复合吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除主要是吸附和还原作用。吸附作用主要是通过表面含氧官能团与Cr(Ⅵ)产生络合及静电引力来实现；还原作用主要是在酸度较高的情况下发生，Cr(Ⅵ)在酸性环境下与表面羟基发生氧化还原反应而被去除，生成的Cr(Ⅲ)又被糖炭/硅胶复合吸附剂部分吸附，但由于静电斥力的存在使得吸附剂对Cr(Ⅲ)去除效果较差。

目录

文摘

英文文摘

郑重声明

第1章引言

第2章文献综述

第3章糖炭/硅胶复合吸附剂的制备

第4章吸附条件对糖炭/硅胶复合吸附剂吸附性能的影响

第5章糖炭/硅胶复合吸附剂的吸附平衡

第6章糖炭/硅胶复合吸附剂的吸附动力学

第7章糖炭/硅胶复合吸附剂的表征和吸附机理探讨

第8章结论

致谢

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参考文献