铁氧化物的改性与制备及其对重金属锑（Ⅲ）的吸附研究

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1、学校代码:10255学号:2141268硕士学位论文DONGHUAUNIVERSITYMASTER’SDISSERTATION铁氧化物的改性与制备及其对重金属锑(III)的吸附研究TheModificationandPreparationofIron-basedOxidesandItsApplicationfortheAdsorptionofHeavyMetalAntimony(III)学科专业：环境工程作者姓名：黄嘉慧指导老师：李方完成日期：2018年9月15日东华大学学位论文原创性声明本人郑重

2、声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将

3、本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日东华大学硕士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称职务工作单位备注铁氧化物的改性与制备及其对重金属锑(III)的吸附研究铁氧化物的改性与制备及其对重金属锑(III)的吸附研究摘要锑在众多行业中被广泛使用，导致其已成为我国生态环境中不容忽视的水污染物之一，尤其是近年来涤纶印染行业中的碱减量

4、工序导致锑随着水解的聚合物析出而进入生产废水和自然水体中。虽然目前已有不少研究成果表明，铁基吸附材料对锑具有良好的吸附性能，但由于成本与处理效率的原因，这些吸附材料在实际使用中受到较大的限制。通过物理或化学处理等简单的方式对铁基吸附材料进行理化性质的改性从而提高吸附效率，有望降低含锑(III)废水的处理成本，为铁基吸附材料能够在含锑(III)工业废水处理中的应用提供理论支持。因此，本研究针对目前水体中锑(III)污染的现状及治理技术存在的瓶颈，选用铁氧化物作为吸附材料，分析考察了化学、物理/化学、

5、物理等改性方式对Fe2O3及Fe3O4吸附剂锑(III)吸附能力的改善。此外，基于Fe2O3及Fe3O4对锑(III)的吸附情况，使用水热法制备了Fe3O4-Fe2O3复合吸附材料，以进一步提高铁氧化物吸附剂对水中锑(III)的吸附性能。主要研究结果如下：首先，本研究以市售Fe2O3颗粒为研究对象，选用了盐酸活化、铁氧化物的改性与制备及其对重金属锑(III)的吸附研究高温焙烧改性及盐酸活化-超声联合处理三种方法对铁氧化物吸附剂进行了改性。研究表明单一盐酸活化的改性方式具有更高的活化效率，3+可洗去

6、Fe2O3表面的杂质及溶出部分Fe，使得吸附剂表明的电正性明显提高，增加了锑(III)吸附的活性位点。弱碱性条件为改性Fe2O33+吸附锑(III)的较优条件，经过酸活化的Fe2O3表面Fe增加明显，可通过静电作用与阴离子形态存在的锑(III)有效结合，对于初始浓度为74mg/L的锑(III)模拟废水，在pH=8.2时吸附效率最佳，180min内的吸附效率可达90%以上。其吸附过程较为符合拟二级动力学方程及Langmuir吸附吸附等温模型，表明锑(III)在改性Fe2O3表面的吸附过程主要受化学作

7、用力控制且与吸附活性位点的数量密切相关。其次，基于改性Fe2O3在处理后难以与水体进行分离的问题，本研究选用了具备磁性的Fe3O4作为吸附剂，其通过外加磁场可有效与处理后的水体分离。与Fe2O3的改性效果相似，单一盐酸活化的改性方式较高温焙烧法及盐酸活化-超声联合处理具有更高的活化效率。虽然Fe3O4较Fe2O3的对锑(III)的吸附规律相似且使用更为简便，但其吸附效率较低。对于初始浓度为54.5mg/L的锑(III)模拟废水，在pH=7.2时吸附效率最佳。基于Fe2O3及Fe3O4的改性方法优化

8、及锑(III)吸附特性研究，本研究使用水热法制备了Fe3O4-Fe2O3复合吸附材料，以融合Fe3O4及铁氧化物的改性与制备及其对重金属锑(III)的吸附研究Fe2O3在锑(III)吸附及使用方面的优点。研究结果表明，选用氯化亚铁作为铁源，以葡萄糖作为还原剂，通过水热法能够制备获得纳米级的Fe3O4-Fe2O3复合吸附剂。其颗粒尺寸在100nm左右，较市售Fe2O3及Fe3O4粒径减小5倍。与Fe2O3及Fe3O4相比，Fe3O4-Fe2O3复合吸附材料的吸附速率得到了明显的高，3