锆负载改性粉煤灰吸附剂的制备、表征及其对弱酸性染料的吸附特征

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1、学校代码：10135论文分类号：X132学号：20154015011研究生类别：全日制硕士学位论文锆负载改性粉煤灰吸附剂的制备、表征及其对弱酸性染料的吸附特征PreparationandCharacterizationofZirconium-loadedModifiedFlyAshadsorbentandItsAdsorptionforWeakAcidDyes学科门类：理学一级学科：化学学科、专业：分析化学研究方向：环境分析化学申请人姓名：任中英指导教师姓名：李北罡教授二〇一八年六月九日独创性声明本人声明所呈交的学位

2、论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果，尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含本人为获得内蒙古师范大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人保证所呈交的论文不侵犯国家机一密、商业秘密及其他合法权益。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。签名：从ｆ奠曰期：义＿年６月？曰关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解内蒙古师范大学有关保留、使用学位论文的规定：内蒙古

3、师范大学有权保留并向囯家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学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汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。签名：必＋炎导师签名：曰期：义你年ｆ月？曰内蒙古师范大学硕士学位论文中文摘要染料废水是水体污染的重要来源之一。由于粉煤灰(FlyAsh,FA)含有较多的活性物质，并具有一定吸附能力，常作为吸附剂，被用于处理染料废水，

4、但受其表面致密结构的影响吸附能力较低。针对此，本研究以固废粉煤灰为主要原材料，经酸改性后采用溶液反应法，简单负载少量Zr(Ⅳ)离子制得一种新型的锆负载改性粉煤灰(Zr/MFA)吸附剂，并优化了其制备条件。采用比表面积和孔径分析、SEM联用EDS、XRD、FT-IR和UV-VisDRS等表征测试手段对FA、MFA和Zr/MFA吸附剂的结构、形貌和成分等分别进行了表征分析。将Zr/MFA吸附剂用于吸附水溶液中的弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS，获得优化后的吸附条件，又考察了Zr/MFA吸附剂的再生利用，并探讨其吸附机理，得到

5、了下列结果：(1)Zr/MFA吸附剂制备条件的优化，用2mol/L的HCl溶液与FA在25℃下反应30min，然后以Zr(Ⅳ)离子和FA质量比为1:20缓慢滴加Zr(Ⅳ)离子，继续反应20min后，烘干、研磨并过250目筛即获得Zr/MFA吸附剂。相同吸附条件下，Zr/MFA吸附剂吸附弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的吸附量比FA增大了4.0和8.6倍。通过各种表征分析结果表明，酸改性使FA表面变得更加粗糙、孔隙杂质减少、比表面积增大，孔隙增多，且Zr(Ⅳ)离子就以离子形式负载于MFA上。(2)Zr/MFA吸附剂对弱酸性

6、艳蓝RAW和弱酸性红GRS优化的吸附条件分别是，当Zr/MFA吸附剂投加量为0.10g，弱酸性艳蓝RAW溶液的pH值为5.0，振荡频率为180r/min，在25℃下，用Zr/MFA吸附剂吸附染料2h，吸附量分别可达239.3mg/g。将0.12g的Zr/MFA吸附剂在25℃下投入到弱酸性红GRS溶液(pH值是6.0)中，当振荡频率为180r/min时，振荡吸附时间2h，Zr/MFA吸附剂对弱酸性红GRS的吸附量为125.5mg/g。(3)吸附动力学研究结果表明，Zr/MFA吸附剂对弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的吸附速

7、率较快，2h可达到吸附平衡状态，拟二级动力学可很好的描述Zr/MFA吸附剂对弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的吸附过程，吸附速率易受颗粒内扩散影响，但并非唯一控制步骤。(4)通过将Zr/MFA吸附剂吸附弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的I内蒙古师范大学硕士学位论文吸附等温线分别用Langmuir、Freundlich和D-R等温吸附模型进行线性拟合，结果表明，Zr/MFA吸附剂吸附弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型，25℃下由其计算获得的饱和吸附量分别为285.7mg/g和18

8、5.2mg/g，Langmuir计算得到的分离因子RL均在0~1之间，说明吸附反应均易于发生。(5)吸附热力学结果表明，不同温度下Zr/MFA吸附剂对弱酸性艳蓝RAW和弱酸性红GRS的热力学常数△G°和△H°均为负值，表明的吸附均为自发式放热反应，结合计算得到的Zr/MFA吸附剂对两种弱酸性染料的表观活化能Ea、平均