纳米羟基铁改性阳离子树脂的制备及其对重金属的吸附性能

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1、工程硕士学位论文纳米羟基铁改性阳离子树脂的制备及其对重金属的吸附性能作者姓名谭雪云工程领域环境工程校内指导教师吴锦华教授校外指导教师姜元臻高级工程师所在学院环境与能源学院论文提交日期2018年4月Preparationofnano-sizedgoethitemodifiedcationresinanditsadsorptionpropertiesforheavymetalsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XueyunTanSupervisor：Prof.JinhuaWuSou

2、thChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：X703学校代号：10561学号：201521033229华南理工大学硕士学位论文纳米羟基铁改性阳离子树脂的制备及其对重金属的吸附性能作者姓名：谭雪云指导教师姓名、职称：吴锦华教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：环境工程论文形式：产品研发工程设计√应用研究工程/项目管理调研报告研究方向：水污染处理技术论文提交日期：2018年4月13日论文答辩日期：2018年6月7日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：韦朝海委员：汪晓

3、军、冯春华、董玉莲、杨志泉摘要树脂材料因具有结构稳定、孔道发达和可重复利用的特点被广泛应用到饮用水去除重金属的处理，但需要强酸或强碱再生而影响出水水质且难以同步去除水中的重金属离子，因此，在本研究工作中，采用乙醇分散浸渍法对大孔强酸性阳离子树脂（D001）进行改性，制备纳米羟基铁改性阳离子树脂复合材料（nFeOOH@D001），并通过Cr(VI)、Cd(II)静态吸附和淋柱穿透实验，考察改性树脂对重金属的吸附性能、吸附机理及动态吸附效果。X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和红外光谱（FTIR）表征结果及吸附结果表明，FeOOH以20~150

4、nm的粒径均匀分布在D001表面。nFeOOH@D001能够同步去除水中Cr(VI)和Cd(II)，且比D001具有更好的吸附性能。其吸附Cr(VI)和Cd(II)的最大吸附量分别为7.43mg/g和282mg/g，比D001提高了8倍和10%。吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二级动力学，是一个单层吸附和表面化学控制的反应过程。nFeOOH@D001对Cr(VI)的吸附以Fe-O配位络合为主，对Cd(II)的吸附则由-SO3H、Fe-OH离子交换以及Fe-O配位络合共同作用。nFeOOH@D001具有更强的抗钙镁离子干扰能力，当共存Ca2

5、+和Mg2+浓度分别为0.6mmol/L时，nFeOOH@D001对Cd(II)的去除率比D001分别高出22%和25%。吸附后的nFeOOH@D001可用乙酸脱附，其对吸附Cr(VI)和Cd(II)的再生率分别达到93%和77%，而D001需要盐酸才能获得较好的脱附效果。失效后的nFeOOH@D001可用1mol/LHCl洗脱并重新负载nFeOOH，对吸附Cr(VI)和Cd(II)的再生率高达98%和86%。在动态吸附实验中，当渗流速度为2.4m/h，进水Cr(VI)和Cd(II)浓度为1mg/L时，nFeOOH@D001反应柱对Cr(VI)和

6、Cd(II)的去除能力分别为8.5和140mg/g，比D001反应柱分别提高了314倍和39%，运行寿命提高了270倍和13%。当渗流速度升高，nFeOOH@D001反应柱对Cr(VI)和Cd(II)的去除能力和使用寿命有所下降，但当进水重金属浓度介于0.1~1mg/L时，反应柱去除Cr(VI)和Cd(II)能力随浓度升高而增大，此后趋于稳定。改性树脂更能适应渗流速度和浓度负荷的变化。该改性方法在提高D001树脂吸附Cd(II)性能的同时，赋予树脂吸附阴离子重金属Cr(VI)的新效能，增强树脂抗钙镁离子干扰能力、脱附和再生能力并延长其使用寿命，使

7、nFeOOH@D001有望成为一种简便的吸附材料应用于村镇小规模化饮用水处理中。关键词：纳米羟基铁；阳离子树脂；重金属；改性；吸附IAbstractResinmaterialshavebeenwidelyappliedtothetreatmentofdrinkingwaterduetotheirstablestructure,well-developedpores,andreusability.However,regenerationbystrongacidoralkaliwillresultinapHfluctuationoftheefflue

8、nt.Besides,theyareunabletoremoveheavymetalssynchronously.Inthisstudy