MgAlFe类水滑石制备及其对水体中苯酚和对硝基苯酚的吸附性能研究

摘要

本文以硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁、氢氧化钠、碳酸钠等为主要原料，采用液相共沉淀法合成了不同Mg／AI／Fe摩尔比的纳米级吸附剂镁铝铁—金属氢氧化物类水滑石(MgAIFe-HTLCs)，并在500℃焙烧制得其衍生复合氧化物(HTII,Cs-500)。用化学分析和现代仪器测试技术进行了系统研究：用X-射线衍射图谱、透射电镜、热重—差热分析、红外光谱分析、BET比表面积测定等手段对HTICs和HTLCs-500的晶体结构、形貌形态、热稳定性、材料表面性质等进行了表征。并研究了HTLCs及HTLCs-500在不同的投加量、溶液pH值、吸附振荡时间及有机污染物初始质量浓度等条件下对水溶液中苯酚和对硝基苯酚的吸附去除效果，还对实验中的影响因素和吸附机理进行了分析探讨。研究结果表明： (1)实验所用的吸附剂HTLCs及HTLCs在500℃的焙烧产物HTLCs-500，通过表征知：所合成的样品具有类水滑石的晶体结构，颗粒为六边形多层片状，粒径30～50nm，表面富含羟基。合成样品层间阴离子为CO<,3><'2->。 (2)HTLCs对苯酚和对硝基苯酚的去除率效果都不理想，在500℃焙烧后的HTLCs-500对二者的去除效果都有了明显提高。其中Mg／Al／Fe摩尔比为3：0.2：0.8的HTLCs在500℃焙烧4个小时获得的HTLCs3-500对苯酚和对硝基苯酚的去除效果最佳，并且对对硝基苯酚的吸附效果优于苯酚。 (3)通过对吸附时间、pH值、HTLCs及HTLCs-500投加量、苯酚和对硝基苯酚的初始浓度等因素对吸附实验影响的研究发现，HTLCs-500对苯酚的吸附效果在pH=7时最好，吸附规律能很好地符合Langmuir吸附方程，但对对硝基苯酚的吸附则在pH=4时最好且规律也能很好地符合Langmuir吸附方程，对二者在三小时后吸附基本达到饱和。HTLCs对苯酚和硝基苯酚的吸附效果都不太理想。 (4)通过对吸附后的HTLCs3-500的红外光谱及XRD谱图分析知，其在处理苯酚和对硝基苯酚废水过程中都发生了吸附作用。并且可以推断主要是依靠物理吸附和化学吸附两种作用对苯酚和对硝基苯酚产生吸附。HTLCs-500的物理吸附即表面吸附作用可归结为其颗粒纳米级的粒径及巨大的比表面积。HTLCs-500的化学吸附即离予交换吸附作用可归结为其结构恢复，即阴离子进入层间使其重现层状结构。(5)作为一种新型含酚废水处理药剂，HTLCs-500对不同的含酚废水具有广范实用性，在去除过程中表现出三大特点：①吸附容量大、药剂投加量小、去除效果明显。②易于固液分离除去，不会引起二次污染。③操作简便快速，无需复杂设备。

目录

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摘要

第一章文献综述

第二章实验部分

第三章类水滑石及其焙烧产物的结构表征

第四章吸附实验结果与讨论

第五章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文