铁改性凹凸棒土对水中sb(v)吸附性能及机理研究

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1、分类号：X5密级：公开论文编号：2012021250贵州大学2015届硕士研究生学位论文铁改性凹凸棒土对水中Sb(Ⅴ)吸附性能及机理研究学科专业：环境工程研究方向：环境污染与防治导师：吴攀研究生：张慧中国﹒贵州﹒贵阳2015年4月摘要我国是锑的主要生产国之一，随着锑矿的开采、选冶过程导致大量的含锑废水进入环境，已严重威胁到了人类健康。利用新型改性低成本吸附剂处理废水中锑受到了广泛关注。近年来充分利用铁氧化物对锑的吸附能力，负载型改性吸附剂的开发是除锑研究的热点话题。本文利用FeCl3改性凹凸棒土，将羟基氧化铁（FeOOH）负载于凹凸棒土，制得铁改性凹凸棒土复合吸附剂，并通过一系列静态吸附实验

2、，研究不同时间、pH值、初始浓度、竞争离子和离子强度对Sb(V)吸附性能的影响。通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDX）对改性前后凹凸棒土的物化状态进行表征，通过FTIR、XPS等研究了铁改性凹凸棒土吸附Sb(V)的机理。研究结果表明：铁改性后的凹凸棒土，表面松散，且呈现明显的凹凸状，其表面负载的铁氧化物的晶型为羟基氧化铁。铁改性凹凸棒土对Sb(V)的吸附在15h左右到达吸附平衡，准一级动力和准二级动力学学方程对吸附过程均有很好的拟合性，但是准二级吸附动力学拟合模型更优于准一级吸附动力学模型；在pH为2-9时，随着pH的升高，吸附量随之下降，在酸性环境下对Sb(V)的吸

3、附效果最好；初始浓度从5mg/L增加到80mg/L时，铁改性凹凸棒土对Sb(V)的吸附量明显增加，Freundlich等温吸附模型都能很好的描述铁改性凹凸棒土对Sb(V)的等温吸附过程，最大吸附量为31.79mg/g，且Freundlich吸附等温式拟合中1/n值介于0.1-0.5，说明铁改性凹凸棒土吸附剂易于吸附溶液中的Sb(Ⅴ)；去除过程受竞争离子的影响不明显，离子强度的增加对该吸附过程具有一定的促进作用。分别利用0.1mol/L的HCl、NaOH、NaCl及去离子水对吸附铁改性凹土棒土进行吸附解吸，结果表明NaOH的解吸效果最好，可达65%；将吸附Sb(V)的凹凸棒土用0.1mol/L

4、NaOH解吸后进行3次再生实验，发现随着再生次数的增加，再生吸附剂对Sb(V)的吸附率随之下降。通过FTIR、XPS等分析研究铁改性凹凸棒土吸附Sb(V)的机理，在吸附后Fe-O键特征峰发生偏移，表明Sb与铁之间发生了化学作用，吸附过程中Fe从外部接受电子参与反应。关键词：铁改性凹凸棒土；Sb(V)；吸附；解吸RemovalofAntimony(V)ByAdsorptionofIron-modifiedAttapulgiteAdsorbentAbstractChinahastheword’slargestofantimony.AsSbminingandsmeltingprocesses,la

5、rgequantitiesofSbhavebeenreleasedresultinginseriousSbcontaminationofthelocalenvironmentsandthreattohumanhealth.TofindnewenvironmentmaterialstoadsorbSb(Ⅴ)whichareofhighadsorptionefficiencyandsuitableforpracticalapplication,thedevelopmentofhigheffectiveiron-coatedadsorbentisthehottopicofresearch.Then

6、ewcompositematerialarepreparedbyiron-coatedattapulgite,andthenparamentersaffectingtheadsorotioneffcienciesincludingsolutionpHvalue,initialSb(V)concentration,contacttime,competingionandionicstrengthwereinvestigated.ThephysicalandchemicalpropertieswerecharacterizedbyX-raydiffraction(XRD),scanningelec

7、tronmicroscopy(SEM)andenergyspectrum(EDX).ThemechanismoftheadsorptionofSb(V)byFouriertransforminfraredspectrometer(FTIR)andX-rayphotoelevtronspectroscopy(XPS).Theresultsshowedthatiron-modefiedattapulgitehad