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磁性粉煤灰纳米材料的制备及对于水溶液中Cr3+,Cu2+,Ni2+的吸附脱除

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 重金属离子的处理方法简介

1.2.1 化学法

1.2.2 生物法

1.2.3 物理法

1.3 粉煤灰概述及改性方法介绍

1.3.1 粉煤灰概述

1.3.2 粉煤灰特性

1.4.粉煤灰的改性途径

1.4.1 酸改性

1.4.2 碱改性

1.4.3 盐改性

1.4.4 表面活性剂改性

1.4.5 机械加工合成改性

1.5 粉煤灰的应用研究

1.5.1 土壤改良

1.5.2 建筑行业

1.5.3 有用物质提取与应用

1.5.4 制备分子筛及其应用

1.5.5 粉煤灰制备吸附剂

1.6 离子选择性电极法简介

1.6.1 离子选择性电极法的应用

1.6.2 ISE法测定重金属离子浓度

1.7 选题依据和意义

1.8 本论文的创新之处

第二章 MNFFA的制备与表征

2.1 引言

2.2 实验试剂与设备

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验仪器

2.3 制备MNFFA-OH

2.3.1 MNFFA-OH的制备方法

2.3.2 合成时间的选取

2.3.3 烘焙温度的选取

2.4 制备MNFFA-H

2.4.1 MNFFA-H的制备方法

2.4.2 合成时间的选取

2.4.3 烘焙温度的选取

2.5 MNFFA-OH1∶20与MNFFA-H1∶15的吸附性能对比

2.6 MNFFA-OH1∶20的表征

2.6.1 SEM分析

2.6.2 XRD分析

2.6.3 MNFFA-OH1∶20的比表面积及孔径分析

2.6.4 磁性粉煤灰纳米材料的磁性验证

2.7 本章小结

第三章 MNFFA对水中重金属离子吸附分离的实验研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 重金属离子实验测试原理

3.2.2 重金属离子实验测试方法

3.3 实验结果与讨论

3.3.1 吸附时间的影响

3.3.2 初始pH的影响

3.3.3 吸附剂剂量的影响

3.3.4 吸附温度的影响

3.3.5 吸附动力学研究

3.3.6 吸附模型的研究

3.3.7 离子混合吸附

3.4 吸附剂的脱附与再生

3.5 结论

4.1 引言

4.2 实验

4.2.1.实验试剂

4.2.2.实验仪器

4.2.3 实验原理

4.2.4 实验条件设置

4.3 实验结果与讨论

4.3.1 ISE法测定单一离子浓度

4.3.2 ISE法测定混合离子浓度

4.4 实验结论

第五章 结论

5.1 结论

5.2 后续建议

参考文献

致谢

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作者简介

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摘要

重金属离子对水体污染已引起越来越广泛关注。吸附法脱除水中重金属离子,具有脱除效率高、使用成本低、操作易行等优势。本文采用粉煤灰与磁性四氧化三铁复合的方法制备吸附材料,既可实现粉煤灰的废物利用,又能治理水环境污染,具有显著的经济价值与社会效益,应用前景明朗。论文主要研究内容包括:
  (1)合成了NaOH碱改性MNFFA-OH和HCl溶液改性MNFFA-H磁性粉煤灰纳米材料,通过大量实验研究,筛选出影响MNFFA-OH和MNFFA-H合成的条件,如:碱、酸液浓度、固液比、合成时间、合成温度等。确定了最佳参数配比:即MNFFA-OH的最佳合成条件为1 mol/LNaOH碱改性,S/L为1∶20,合成时间t=2h,烘焙温度T=80℃时,吸附良好,获得的材料对Cu2+吸附效率可达99.95%。MNFFA-H的最佳合成条件为0.5 mol/L HCl改性,S/L为1∶15,合成时间2h,烘焙温度100℃时,吸附良好,获得的材料对Cu2+吸附效率可达74.65%。
  (2)为了系统研究重金属离子吸附,需要首先筛选出最优吸附剂,因此使用两种材料分别对Cu2+,Cr3+,Ni2+吸附效率进行研究,结果表明:相比较MNFFA-H1∶15,MNFFA-OH1∶20具备更优良的吸附性能。对筛选出的优良吸附剂进行特性表征,一方面研究其比表面和孔径大小,另一方面验证合成材料是否具有磁性。
  (3)研究了MNFFA-OH1∶20对重金属离子的工艺吸附条件,考察了投入剂量,吸附时间,吸附温度,溶液初始pH的影响;接着研究了MNFFA-OH1∶20对重金属离子吸附动力学及吸附模型,验证了Cr3+,Cu2+,Ni2+三种离子均符合拟二阶动力学与Langmuir模型。最后研究吸附剂的脱附与再生,经过5个循环吸附-脱附后,Cu2+,Cr3+和Ni2+的吸附效率分别从99.98%逐渐降至97.85%,99.90%至96.34%,39.95%至21.64%。证明MNFFA-OH1∶20具有良好的吸附稳定性。

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