活性氧化镁的制备及吸附溶液中Co(Ⅱ)的性能研究

摘要

吸附法是处理放射性废水的一种高效方法，而研发新型高效廉价吸附剂是近年来该领域的研究热点。活性氧化镁不但具有氧化镁的特性，还有较大的比表面积，高活性的特性，对废水中重金属有很强的吸附作用，被广泛应用于废水处理领域，但也存在化学性质不稳定、易被腐蚀和发生团聚等问题。本文采用直接沉淀法和均匀沉淀法分别制备活性氧化镁，文中简称D-MgO和H-MgO，并研究了活性氧化镁吸附溶液中Co(Ⅱ)的性能，为含60Co(Ⅱ)放射性废水的处理提供理论依据。　　通过静态吸附实验，研究了D-MgO和H-MgO吸附溶液中Co(Ⅱ)的性能。并运用电镜扫描（SEM）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱等技术对材料的表面形态和结构特征进行了表征分析。考察了固液比、溶液pH、接触时间、反应温度、初始Co(II)浓度等因素对吸附效果的影响，并对实验数据进行了等温吸附和动力学拟合，通过热力学研究计算了热力学参数（ΔH、ΔS和ΔG）。研究结果如下：　　1.SEM分析表明：D-MgO颗粒形态属于无定形，颗粒大小不均匀，吸附后颗粒变大；H-MgO是由纳米片组装成的微球状颗粒，纳米片大小均匀，吸附反应发生后H-MgO纳米片发生了团聚。XRD分析表明：D-MgO和H-MgO均发生了水化反应，生成了氢氧化镁。FT-IR分析表明：H-MgO的活性要强于D-MgO。　　2.在T=293 K下，D-MgO和H-MgO的最佳吸附条件：pH值为5.0、时间为40 min、固液比为0.3 g·L-1，初始浓度分别为20 mg·L-1和75 mg·L-1。最佳条件下对Co(II)的去除率分别达到97%和99%，吸附量为65 mg·g-1和248 mg·g-1。吸附Co(Ⅱ)的过程均符合Langmiur等温吸附模型，ΔH>0，说明该反应属于吸热反应。D-MgO的动力学行为符合准二级吸附动力学，Ea>40 kJ·mol-1，说明吸附类型属于化学吸附；H-MgO的动力学行为符合准二级吸附动力学，Ea<40 kJ·mol-1，得出吸附类型属于物理吸附和化学吸附并存。　　3.考察了离子强度和阴阳离子对吸附效果的影响，研究结果表明：离子强度对活性氧化镁吸附Co(Ⅱ)的过程有抑制作用，影响效果随着离子强度的增大而增大。阴阳离子对吸附都有抑制作用；其中K+和Na+对吸附影响很小，Ca2+、Mg2+和NH4+对吸附的影响较大；强酸根离子对吸附的影响不大，弱酸根离子对吸附的影响很大。吸附选择性实验表明：活性氧化镁对废水中的其他重金属离子均有较强的吸附性，因此对Co(Ⅱ)的选择性吸附不强。　　4.进行了吸附材料的解吸和重复使用研究，研究结果表明：D-MgO的最佳解吸液是7 mol·L-1氨水，解吸率为67%；重复使用4次，去除率为86.28%，吸附量为57.52 mg·g-1。H-MgO的最佳解吸液是7 mol·L-1氨水，解吸率为58%；重复使用4次，去除率为44.06%，吸附量为110.16 mg·g-1。

目录

主要英文缩写索引

1 绪论

1.1 钴-60的危害与利用价值

1.2 废水中钴的分离方法

1.3 氧化镁的性质及应用领域

1.4 氧化镁的合成方法

1.5 本论文的研究意义与内容

2 直接沉淀法制备活性氧化镁（D-MgO）及吸附性能研究

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

3 均匀沉淀法制备活性氧化镁（H-MgO）及吸附性能研究

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

4 离子强度和阴阳离子对吸附性能的影响

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献