多孔材料对重金属离子吸附性能的研究

摘要

本研究以拓展多孔材料粉煤灰沸石和介孔氧化铝的应用为目的,将其作为吸附剂,通过单一离子吸附实验、竞争吸附实验、脱附实验考察各种因素对其吸附溶液中重金属离子Pb2+、Cu2+、Cd2+的影响,进行吸附动力学和等温吸附模型的模拟,并初步探讨吸附机理。实验结果表明:在实验条件下,随着pH值的增加粉煤灰沸石对重金属离子的去除率逐渐上升,当达到中性时去除率达到最大,而pH值对介孔氧化铝的吸附性能影响较小;粉煤灰沸石和介孔氧化铝对Pb2+、Cu2+、Cd2+离子都可在较短时间内达到近似吸附平衡;在不同重金属离子初始浓度下,粉煤灰沸石对Pb2+、Cu2+、Cd2+离子的去除率都在95％以上,去除效果良好,而介孔氧化铝的去除率则随着重金属离子初始浓度升高而逐渐下降;随着吸附剂投加量的增加,粉煤灰沸石对重金属离子的去除率在95%以上,而介孔氧化铝对重金属离子的去除率快速提高。
　　粉煤灰沸石和介孔氧化铝对Pb2+、Cu2+、Cd2+离子的吸附均可用二级吸附动力学方程描述;且均符合Langmuir吸附等温模型,表明吸附过程是单分子吸附为主,粉煤灰沸石对Pb2+、Cu2+、Cd2+离子最大吸附量分别为119.047mg/g、71.942mg/g、49.261mg/g,介孔氧化铝对Pb2+、Cu2+、Cd2+离子最大吸附量分别为6.789mg/g、8.039mg/g、1.332mg/g,说明粉煤灰沸石的吸附量远大于介孔氧化铝。
　　在重金属离子共存条件下,粉煤灰沸石和介孔氧化铝对Pb2+、Cu2+、Cd2+离子的吸附过程中存在竞争效应,吸附顺序为Pb2+>Cu2+>Cd2+,该顺序可能与重金属离子的一级水解常数相关。使用0.5mol/L的盐酸溶液对吸附饱和的粉煤灰沸石和介孔氧化铝进行脱附,脱附率可达90%以上。
　　本研究表明,粉煤灰沸石相比介孔氧化铝具有更大的吸附量,更强的吸附性能,对重金属废水处理效率更高,具有更好的应用前景。而介孔氧化铝也可应用于浓度较低的重金属废水的处理。通过本研究拓展了两种多孔材料的应用范围,为实际应用奠定了良好的基础,也为重金属废水的处理提供了一些新思路。

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引言

1 文献综述

1.1 重金属污染的来源及危害

1.2重金属污染处理方法

1.3多孔材料的研究进展

1.4课题研究意义、目的、内容及技术路线

2 实验用品及方法

2.1实验用品

2.2实验方法

3 粉煤灰沸石对重金属离子的吸附行为

3.1 pH对吸附的影响

3.2 振荡时间对吸附的影响

3.3 初始浓度对吸附的影响

3.4 吸附剂投加量对吸附的影响

3.5 吸附动力学

3.6 等温吸附

3.7 竞争吸附实验

3.8 脱附实验

3.9 本章小结

4 介孔氧化铝对重金属离子的吸附行为

4.1 pH对吸附的影响

4.2 振荡时间对吸附的影响

4.3 初始浓度对吸附的影响

4.4 吸附剂投加量对吸附的影响

4.5 吸附动力学

4.6 等温吸附

4.7 竞争吸附实验

4.8 脱附实验

4.9 本章小结

5 粉煤灰沸石与介孔氧化铝吸附性能对比

结论

参考文献

在学研究成果

致谢