改性废弃稀土抛光粉对废水中铬离子的吸附性能研究

摘要

本文从固体废弃物回收利用和废水中污染物治理的角度出发,选择了研磨材料的固体废物一废弃稀土抛光粉为原料,加入适量的HCl或H2SO4将其溶解,之后用NaOH沉淀,制得相应的稀土氢氧化物。将其用做处理废水中铬离子的吸附材料,为二次资源再利用和环境保护开辟了新途径,具有重要的现实意义。主要研究内容包括：
　　 ⑴通过盐酸(或硫酸)加热-碱中和沉淀法制备成吸附性能良好的铬离子吸附材料。采用重铬酸钾为铬源,配制了浓度分别为2、5、10、20、50和100mg／L的标准溶液,在实验室条件下研究了该吸附材料对铬离子的吸附性能。利用原子吸收(AAS)检测吸附后溶液中的铬离子浓度,考察了温度,吸附时间,pH和共存离子等对吸附性能的影响。研究结果表明,该吸附剂具有较高的吸附溶液中铬离子的性能。采用间歇式静态吸附实验对吸附材料的吸附性能进行的研究结果表明,pH值对吸附性能影响较大,总体来说,酸性条件下的吸附要好于碱性条件下的吸附,且铬初始浓度较低时,吸附材料有较宽的pH范围(2-8)适应性,常见的共存无机阴离子对六价铬的吸附影响程度轻微。在开始阶段无论是不同pH值还是不同初始浓度,吸附反应都进行得很快。随着反应时间的延长,反应进行逐渐变慢并趋向于平衡。采用Lagergren方程进行拟合,结果表明,吸附过程是分为两个阶段的一级反应,即第一阶段为扩散控制反应,第二阶段为化学吸附控制反应。
　　 ⑵对其吸附反应机理进行了研究。研究结果表明,吸附反应以Langmuir方式为主,并且伴随有Freundlich吸附现象的发生。在Langmuir吸附等温方程的基础上推导出该反应属于熵驱动过程的吸热反应,估算出吸附热为+39.27kJ／mol。
　　 ⑶对吸附剂的再生性能进行了研究,采用NaOH对吸附剂进行解析。解吸的初步研究结果发现,使用后的吸附材料的解吸条件为：脱附剂NaOH浓度为0.01mol／L。再生后的吸附材料具有重复利用的可能性。将该吸附剂用于实际废水中铬离子的吸附,表现出较好的吸附性能。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究的背景及意义

1.1.1 水资源危机

1.1.2 水体中铬的来源与危害

1.1.3 铬污染的特征

1.1.4 水体中铬的迁移转化

1.2 废水中铬的处理技术

1.2.1 化学处理法

1.2.2 生物法

1.2.3 物理法

1.3 稀土抛光粉概述

1.3.1 稀土抛光粉特点和用途

1.3.2 稀土抛光粉的分类

1.3.3 稀土抛光粉固体废物的形成和固体废物的再利用

1.4 本课题研究的内容与意义

1.4.1 论文的选题意义

1.4.2 论文的研究内容

1.4.3 本研究的技术方案

第二章 改性废弃稀土抛光粉(MLP)吸附材料的制备方法研究

2.1 概述

2.1.1 实验试剂和原料

2.1.2 实验仪器及设备

2.2 水中重铬酸盐的测试方法及原理

2.2.1 总铬的测试方法

2.2.2 铬的测试方法原理

2.3 MLP吸附材料的制备方法研究

2.3.1 稀土抛光粉废粉的鉴别和测定

2.3.2 MLP吸附材料的制备工艺

2.4 实验结果与讨论

2.4.1 盐酸溶解沉淀法

2.4.2 硫酸溶解沉淀法

2.5 采用废弃稀土抛光粉制备MLP吸附材料的原理

2.5.1 废弃稀土抛光粉的硫酸加热溶解过程

2.5.2 加碱沉淀过滤过程

2.5.3 制备产物干燥过程中温度的影响

小结

第三章 铬吸附材料对水中Cr2O72-阴离子的吸附特性研究

3.1 pH值对吸附的影响

3.2 吸附时间对于吸附材料去除率的影响

3.3 溶液中共存无机阴离子对Cr2O72-吸附的影响

3.4 吸附剂的用量对铬的吸附性能的影响

小结

第四章 MLP吸附材料对Cr2O72-的吸附速率研究

4.1 改性稀土抛光粉对Cr2O72-的吸附速率

4.1.1 pH值对吸附速率的影响

4.1.2 铬初始浓度对吸附速率的影响

4.2 对吸附速率的结果分析

小结

第五章 MLP吸附材料对Cr2O72-的吸附机理研究

5.1 吸附前后溶液pH的变化

5.2 溶液中溶解出的Ce浓度和溶液pH的关系

5.3 吸附剂吸附前后的红外光谱图

5.4 吸附反应机理

小结

第六章 吸附材料对铬的吸附等温线及吸附热的研究

6.1 Langmuir吸附等温线和Freundlich吸附等温线

6.1.1 Langmuir吸附等温线的拟合

6.1.2 Freundlich吸附等温式的拟合

6.2 不同温度下的Langmuir吸附等温线

6.3 不同温度下的Freundlich吸附等温线

6.4 Langmuir吸附热的估算

小结

第七章 吸附材料对铬的吸附的其他研究

7.1 吸附材料对实际废水的处理效果

7.2 吸附材料的不同制备方法对铬去除率的影响

7.3 吸附剂的再生

小结

第八章 结论与课题展望

8.1 本论文结论

8.2 创新点

8.3 研究中存在的不足之处

8.4 研究展望

参考文献

致谢