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论吸附磷酸氢锡材料的制备及去除高盐废水中重金属离子学位论文
T-IR、XRD、电位滴定浅析,结合热力学参数计算,揭示了吸附机理为化学吸附,主要是磷酸氢锡中的H+与重金属离子进行离子交换。由于无定形磷酸氢锡的比表面积大,是晶体磷酸氢锡的5.13倍,而且氢原子不受相邻层间原子之间的作用力、自由度较大,因而无定形磷酸氢锡的吸附性能显著优于晶体磷酸氢锡。硅藻土中无定形磷酸氢锡的负载量为
摘要:重金属污染事故频发,使其成为全社会持续高度关注的环境热点不足之一。吸附法具有投资少、操作简单、选择性好、不产生二次污染等优点,是中低浓度重金属废水处理的常用策略。但在高盐废水中,吸附历程往往受到共存干扰离子的影响,传统吸附剂的吸附容量较低。针对这一矛盾,本论文开展磷酸氢锡系列无机新型高效吸附材料的开发和运用探讨。关于磷酸氢锡吸附特性及机理探讨,目前开展的很少。关于磷酸氢锡的固定化论述及运用等方面的探讨也未见报道。本论文以模拟水热合成法和液相沉淀法分别合成得到晶体磷酸氢锡、无定形磷酸氢锡,采取平衡吸附法分别探讨了单离子、双离子和三离子系统中对水溶液中Pb(II)、Cu(II)和Zn(II)的吸附性能,考察了高盐介质对吸附性能的影响,综合运用XRD、SEM、TEM、FT-IR、TG、比表面积和孔隙率测定、电位滴定等技术手段探讨了两种材料的结构和表面化学特点,揭示了磷酸氢锡材料吸附重金属离子的机理。另分别采取三种主要成分均为SiO_2的材料负载无定形磷酸氢锡,考察了这些固定化材料在模拟海水中的吸附性能。取得了以下主要结果:晶体磷酸氢锡和无定形磷酸氢锡对三种离子的选择性吸附顺序为Pb(II)Cu(II)Zn(II),这主要与金属离子的水化热有关。通过FT-IR、XRD、电位滴定浅析,结合热力学参数计算,揭示了吸附机理为化学吸附,主要是磷酸氢锡中的H+与重金属离子进行离子交换。由于无定形磷酸氢锡的比表面积大,是晶体磷酸氢锡的5.13倍,而且氢原子不受相邻层间原子之间的作用力、自由度较大,因而无定形磷酸氢锡的吸附性能显著优于晶体磷酸氢锡。硅藻土中无定形磷酸氢锡的负载量为170mg/g,负载后的总孔容与比表面积均大大下降。吸附Pb(II)、Cu(II)和Zn(II)的等温吸附数据符合Freundpch模型,吸附Pb(II)时孔内扩散是速控步骤,吸附Cu(II)和Zn(II)时由液膜扩散和孔内扩散共同制约。在接近海水浓度的0.6mol/L NaCl溶液中,Pb(II)、Cu(II)和Zn(II)的吸附量分别达到13.9mg/g、3.95mg/g和3.74mg/g(初始浓度50mg/L,50mL),且吸附后的材料可以用0.5mol/L的HCl溶液再生,表明该材料具有去除高盐介质中重金属离子的潜能。粗孔微球硅胶中无定形磷酸氢锡的负载量为92.6mg/g,负载后材料的孔径以中孔为主,比表面积急剧下降,只有1.163m~2/g。材料用量为2.0g (对应高度5.3cm)时吸附50mg/L的Pb(II)、Cu(II)和Zn(II)溶液,穿透时间分别达到30.55h、6.17h、4.9h,对应吸附量分别为10.4mg/g,2.88mg/g和2.47mg/g。溶胶-凝胶法原位合成的SiO_2负载无定形磷酸氢锡材料孔隙率高,孔径分布窄(主要集中在2-10nm范围),比表面积达到513m~2/g,无定形磷酸氢锡在SiO_2网络上负载均匀,负载量为96.4mg/g。在淡水介质中,对Pb(II)、Cu(II)和Zn(II)的饱和吸附量分别为30.02mg/g、27.59mg/g、25.12mg/g;材料用量为1.0g (对应高度2.7cm)、吸附浓度为4.5mg/L时吸附Pb(II)、Cu(II)和Zn(II)离子溶液,穿透时间分别达到39.85h、10.07h、5.45h。在接近海水浓度的0.6mol/L NaCl溶液中体现出较好的吸附性能,对Pb(II)、Cu(II)和Zn(II)的吸附量分别达到12.82mg/g、4.39mg/g和3.37mg/g。人工海水介质下的试验中,吸附三种离子的穿透时间分别为5533min、8330min和22min,性能优异,在去除养殖海水中的重金属离子方面具有较好的运用潜力。该论文有图115幅,表41个,参考文献246篇。 关键词:磷酸氢锡论文 重金属论文 SiO_2论文 动态吸附论文 人工海水论文
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    致谢5-6

    摘要6-8

    Abstract8-10

    Extended Abstract10-13

    目录13-15

    Contents15-17

    图清单17-23

    表清单23-26

    变量注释表26-28

    1 绪论28-51

    1.1 水体中重金属污染近况28-29

    1.2 水中重金属的危害29-30

    1.3 水中重金属离子去除策略30-39

    1.4 高盐度对吸附重金属离子的影响39-42

    1.5 四价金属磷酸盐纳米材料探讨动态42-46

    1.6 材料的固定化探讨动态46-49

    1.7 论文探讨作用、目标和主要内容49-51

    2 实验策略与材料表征51-60

    2.1 实

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