新型铁铜复合氧化物去除矿山废水中锑性能及机理研究

摘要

锑是一种潜在的有毒致癌重金属，锑对于人类健康和环境是非常重要的。随着国际市场的需求，导致重金属矿山的过度开采，产生大量的锑矿矿山废水，造成严重锑污染。目前对锑的处理研究相对较少。本文对利用比表面积测定技术(BET)、X射线衍射分析技术(XRD)、红外光谱分析技术(FTIR)、扫描电镜分析技术(SEM)等来对材料进行表征，来探讨铁铜复合氧化物的吸附除锑机制。并对铁铜复合氧化物的除锑性能做了全面地研究，探究其吸附动力学、吸附等温线和除锑效率的影响因素。最后对吸附材料进行了除锑机理的探究以及对吸附后溶液中铁、铜离子的释放进行了探究，防止二次污染。
　　主要研究结果和结论归纳如下：
　　铁铜复合氧化物去除锑的实验条件：静态实验中采用的投加量为0.03g，实验温度在5~40℃范围内，去除率随温度升高缓慢变化，实验中采用室温(25℃)，振荡时间为24h，pH采用5.0，模拟锑溶液初始浓度为40mg/L，锑(Ⅲ)与锑(Ⅴ)吸附容量分别可达111.27mg/g和104.95mg/g。
　　利用BET、XRD、FTIR、SEM等技术表征铁铜复合氧化物可知，复合物主要由Fe、Cu组成。铁主要以人工合成的二线水铁矿形式存在，铜以非晶态氧化铜形式存在。扫描电镜下吸附材料在吸附前无固定形貌，由大小不一的块状颗粒组成，表面为多孔状结构，排列疏松，较少出现团聚现象，对水中的锑能够有着良好的吸附作用。
　　用Freund1ich和Langmuir等温线能够很好的描述复合物的吸附等温线。复合物对Sb(Ⅲ)与Sb(Ⅴ)的最大吸附量分别为169.196mg/g和149.937mg/g。当pH值处在2-10阶段内时，Sb(Ⅲ)的吸附容量没有太多的变化，当pH值超过10时，吸附量明显下降。在低pH范围内(3-5)，铁铜复合氧化物除Sb(Ⅴ)达到最大吸附量，随着pH升高吸附量会随之下降。溶液中的共存离子SO42-、PO43-、CO32-、HCO3-对Sb(Ⅲ)的吸附效果不明显。而随着SO42-、PO43-浓度的升高，Sb(Ⅴ)的吸附量明显降低；CO32-、HCO3-则对于Sb(Ⅴ)的吸附量几乎没有影响。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 锑污染现状、危害

1.3国内外除锑技术概况

1.4 常见的吸附材料

1.5 课题的研究内容、技术路线及创新点

第二章 材料与方法

2.1 试验药剂与仪器

2.2铁铜复合氧化物的制备

2.3 铁铜复合氧化物除锑性能研究

2.4 分析测定方法

第三章 吸附材料的除锑效果对比研究

3.1 高岭土、纳米碳管

3.2 活性氧化铝

3.3 还原铁粉、纳米铁

3.4 氧化铜

3.5 铁氧化物

3.6 共沉淀法制备铁铜复合氧化物的研究

3.7 小结

第四章 铁铜复合氧化物的表征

4.1 引言

4.2 铁铜复合氧化物的表征

4.3 小结

第五章 铁铜复合氧化物除锑性能的研究

5.1 引言

5.2 铁铜复合氧化物除锑等温线

5.3 铁铜复合氧化物除锑动力学

5.4 铁铜复合氧化物吸附锑效率的影响因素

5.5 铁铜复合氧化物去除实际废水

5.6小结

第六章 铁铜复合氧化物除锑机理分析及铁、铜的释放

6.1 引言

6.2 复合物除锑机理分析

6.3 铁、铜的释放

6.4 小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

附录