有机、无机改性红辉沸石的制备及对废水中Cr(VI)的吸附研究

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生态环境污染日益加剧，铬是构成污染水体中有毒无机物污染物的最主要重金属元素之一。本文针对往常使用常规吸附剂粉末活性炭吸附处理含铬工业废水，存在难以分离回收重复利用、处理成本高的问题，拟采用化学共沉法分别以氯化铁(FeCl3)、十八烷基三甲基氯化铵(OTAC)对天然广西红辉沸石进行改性实验，分别制备得到两种改性沸石记为Fe-Z和O-Z。归纳分析单因素与正交制备实验结果得知，Fe-Z的最佳制备条件为：搅拌时间为2h，FeCl3浓度1.2mol/L，溶液的pH为3，陈化时间为42h，温度为25℃。在此条件下制得Fe-Z的Cr(VI)吸附量为23.03mg/g；O-Z的最佳制备条件为：OTAC/沸石质量比p为0.8，搅拌时间为24h。在此条件下制得O-Z的Cr(VI)吸附量为1.95mg/g。扫面电镜（SEM）结果：原沸石经两种方法分别改性后，其表面成功负载上了粒径更小的铁的氧化物、羟基氧化铁或OTAC使得沸石具有表面形态更加松散、沸石颗粒表面轮廓的粗糙程度显著变高、孔隙率更大，导致改性后沸石具有更大的比表面积。红外光谱分析：O-Z的红外光谱图除了出现天然沸石固有的特征峰，新出现-CH2和-CH3的伸缩振动吸收峰，-CH2的变形振动吸收峰和-CH3的不对称振动吸收峰，出现上述两个官能团可以说明天然沸石已经成功被阳离子表面活性剂 OTAC负载；Fe-Z的红外光谱图跟天然沸石的非常相似，并未出现新的吸收峰，说明经FeCl3改性后沸石表面并未引入新的官能团。XRD衍射分析结果：两种改性方法均未破坏沸石的晶体结构，有机改性沸石O-Z出现了C的特征峰，使其性能发生改变。 Fe-Z对模拟含Cr(VI)废水的静态吸附实验结果显示：在温度T=25℃、pH=3、Cr(VI)初始浓度为50mg/L、Fe-Z投加量为0.15g、吸附时间为12h时，Fe-Z对Cr(VI)吸附去除率达到99.6%，吸附量达到16.6mg/g。O-Z对模拟含Cr(VI)废水的静态吸附实验结果显示：在温度T=25℃、pH=2、Cr(VI)初始浓度为20mg/L、O-Z投加量为0.5g、吸附时间为12h时，O-Z对Cr(VI)吸附去除率达到99.1%，吸附量达到1.98mg/g，其Cr(VI)吸附性能为天然辉沸石的近10倍。Fe-Z吸附性能远远优于O-Z的吸附性能。Fe-Z、O-Z对Cr(VI)吸附实验数据均与准二级动力学模型的线性相关性显著，R2都达到了0.999以上，说明吸附反应属于化学吸附。同时Fe-Z、O-Z对Cr(VI)吸附实验数据与Langmuir等温方程拟合良好，说明它们对溶液中Cr(VI)的吸附都是单分子层吸附，热力学分析反映吸附过程是自发的、易发生的吸热反应。综上所述，用化学共沉法制备出的Fe-Z和O-Z，具备良好的吸附性能，可以改善天然辉沸石对Cr(VI)的吸附处理能力，为沸石作为铬吸附剂的工业化应用提供了科学依据拓宽了广西红辉的应用。

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作者
陈文;
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作者单位

桂林理工大学;

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授予单位桂林理工大学;
学科建筑与土木工程
授予学位硕士
导师姓名张华,谭良良;
年度 2016
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类一般性问题;水体污染及其防治;
关键词
无机改性; 红辉沸石; 制备; 废水;

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