水溶液中硅、铁、铜杂质的脱除研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：201422701008河北工业大学硕士学位论文水溶液中硅、铁、铜杂质的脱除研究论文作者：张向超学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：海洋化学工程与技术指导教师：陈建新职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMarineChemicalEngineeringandTechnologyREMOVALOFSILICON,IRONANDCOPPERIMPURITIESINAQUEOUSSOLUTIONbyZha

2、ngXiangchaoSupervisor:Prof.ChenJianxinMay2017摘要重金属被世界众多国家列入优先控制的水体污染物，有关重金属的污染治理问题一直以来都倍受人们关注。本论文主要研究了水溶液中硅、铁、铜杂质的脱除工作。首先，本文通过添加铝酸钠从铬酸钠溶液中除去硅杂质，同时研究了其脱硅动力学和反应机理。利用铝酸钠作为脱硅剂，避免了在铬酸钠实际生产中引入新的杂质。系统地研究了反应温度、反应时间、铝硅摩尔比、溶液pH等实验条件对铝酸钠脱硅效果的影响，结果表明所有实验条件中溶液pH对脱硅效果的影响最大。通过正交试验得到的最优条件下

3、的脱硅率高达99.3%。通过动力学实验计算得到铝酸钠脱硅反应的表观活化能值为22kJ/mol，远低于类似脱硅文献报道值。对脱硅反应产物（DSP）的结构和形貌进行了SEM和XRD表征。SEM结果表明，DSP有一个松散的蚀刻结构。XRD图谱说明了DSP的结晶度随反应时间的增加而增加。DSP晶相主要为Na6(AlSiO4)6。在实验数据的基础上，对脱硅机理进行了探讨。首先，溶液中的SiO2––2(OH)2和Al(OH)4通过氢键相互作用形成单体硅酸铝离子，随后单体聚合形成六聚硅酸铝离子，最后与钠离子结合生成Na6(AlSiO4)6沉淀析出。其次，本

4、文利用自然丰富的海藻酸钠和废弃物贝壳为原料制备了新型贝壳粉/海藻酸钙（NC）球形吸附剂，并测定了其对水溶液中铁离子的吸附性能。吸附试验研究了颗粒尺寸、吸附剂用量、原料配比等实验条件对Fe3+吸附效果的影响。实验条件下NC吸附剂对Fe3+的饱和吸附容量为107.9mg/g。吸附动力学和等温吸附模型分别与拟二阶动力学方程（R2＞0.982）和Langmuir等温吸附模型（R2＞0.996）吻合良好。计算得到的热力学参数如ΔG0，ΔH0和ΔS0值表明NC复合吸附剂对Fe3+的吸附是一个自发的吸热过程。最后，本文利用了自然丰富的壳聚糖和海藻酸钠为原料

5、制备了壳聚糖/氧化海藻酸钠(CS+OSA)席夫碱类吸附剂。主要考察了吸附剂用量、原液浓度、颗粒大小等实验条件对Cu2+去除效率的影响。等温吸附模型与Langmuir模型（R2＞0.9937）吻合良好。动力学研究表明，拟一阶（R2＞0.9957）动力学方程的拟合结果更好。计算得到的热力学参数如ΔG0，ΔH0和ΔS0值表明CS+OSA复合微球对Cu2+的吸附是一个自发的吸热过程。关键字：化学沉淀吸附硅铁铜IABSTRACTHeavymetalshavebeenregardedastheprioritypollutantsintheworld,an

6、dthepollutioncontrolofheavymetalshasbeenpaidmoreandmoreattention.Inthispaper,theremovalofimpuritiesinsilicon,ironandcopperinaqueoussolutionwerestudied.Firstofall,thekineticsandmechanismforremovingsilicatefromsodiumchromatesolutionhasbeendevelopedbyaddingsodiumaluminate.Thea

7、dditionofsodiumaluminatetotheadvancedsilicatesremovalavoidstheintroductionofnewimpuritiesinthepracticalproduction.Theeffectofthetemperature,reactiontime,themolarratioofAltoSi(Al/Si)andpHwereinvestigatedsystematicallythroughdesignedorthogonalexperiments.TheeffectofpHonthedes

8、ilicationprocesswasthemostsignificantinallexperimentalconditions.Thedesilicationra