碳纳米管-羧磷灰石对重金属的吸附特性研究

摘要

以实验室合成的多壁碳纳米管-羟磷灰石（MWCNT-HAP）为吸附剂，通过间歇试验较为详细地研究了其对单组份与三元体系下(Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ))的吸附特性。主要探讨了初始浓度、固液比、pH、离子强度、反应时间、温度等因素对吸附的影响及其规律。经对试验结果的理论分析，得到以下结论:
　　(1)在相同条件下，MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附能力的由大到小的顺序为Pb(Ⅱ)＞Cu(Ⅱ)＞Cd(Ⅱ)。随固液比增大，MWCNT-HAP对三种二价重金属离子的吸附量相应降低，去除率增加;MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的最佳吸附的pH为4～6。
　　(2)离子强度对MWCNT-HAP吸附Cd(Ⅱ)的影响较大，对Pb(Ⅱ)与Cu(Ⅱ)的吸附影响较小，可忽略。
　　(3)对于三元竞争吸附体系下[Pb(Ⅱ)+Cd(Ⅱ)+Cu(Ⅱ)]，MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附量分别为751.88、130.65、117.36mg/g。
　　(4)在单组份情况，MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附为快速反应，在120min即可达到平衡吸附。MWCNT-HAP对三元体系下Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)吸附亦为快速反应。伪二级吸附动力学模型均可较好地描述MWCNT-HAP对单组份与三元体系下的吸附动力学特性。
　　(5) MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附均为自发的与吸热的反应，升温有利于吸附;Langmuir模型可较好地模拟MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)与Cu(Ⅱ)的等温吸附过程;Langmuir模型与Freundlich模型均可用于描述MWCNT-HAP对Cd(Ⅱ)的等温吸附过程。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 重金属吸附特性的研究

1．1．1 黏土矿物对重金属的吸附特性研究

1．1．2 生物材料对重金属的吸附特性研究

1．2 碳纳米管对重金属的吸附特性研究

1．2．1 碳纳米管结构特征

1．2．2 碳纳米管吸附重金属的研究进展

1．3 论文研究内容

2 吸附试验方法与材料

2．1 Batch试验方法

2．1．1 引言

2．1．2 Batch试验内容

2．2 吸附理论模型

2．2．1 等温吸附模型

2．2．2 动力学吸附模型

2．2．3 吸附热力学公式

2．3 试验材料与设备

2．3．1 试验材料

2．3．2 碳纳米管-羟磷灰石制备

2．3．3 碳纳米管-羟磷灰石复合材料特性分析

3 碳纳米管-羟磷灰石对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)等吸附特性研究

3．1 固液比对吸附的影响

3．2 pS对去除的影响

3．3 离子强度对吸附的影响

3．4 吸附动力学研究

3．5 等温吸附特性

3．6 吸附热力学特性

3．7 MWCNT-HAP对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附机制

3．8 小结

4 多元体系下的MWCNT-HAP吸附特性研究

4．1 在浓度比为1∶1∶1下，MWCNT-HAP对三元体系吸附动力学研究

4．2 浓度比为1∶1∶1，2∶1∶1，3∶1∶1下，MWCNT-HAP的等温吸附特性研究

4．3 二元体系下Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)与Pb(Ⅱ)的竞争吸附特性研究

4．4 MWCNT-HAP与其它吸附剂比较

4．5 吸附与解吸试验

4．6 小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢