通过共沉淀方法合成的水合氧化铌对水溶液中磷酸盐的吸附分析研究毕业论文

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1、通过共沉淀方法合成的水合氧化铌对水溶液中磷酸盐的吸附研究LianaAlvaresRodrigues,MariaLúciaCaetanoPintodaSilva*摘要合成的水合氧化铌被用作去除水溶液的磷酸盐。研究得出的动力学数据很好的符合伪二阶方程。磷酸盐的去除随着pH的增加而减小，平衡数据可以通过Langmuir等温线恰当描述出来。经吸附后，在红外光谱上1050cm-1位置出现的峰，归咎于吸附磷酸盐的弯曲振动。吸附量随着温度的升高而增大。△G°和△H°表明吸附反应是自发的，并且该反应是吸热的。吸附伴随熵

2、值△S°增加表明在吸附过程中增加固液界面反应的随机性。pH为12时得到磷酸盐的去除能力大约为60%，这表明在吸附剂表面的吸附位点与被吸附的磷酸盐之间具有密切联系。1引言在自然水域中，磷在各种生物和化学反应过程中受到广泛关注[1]。磷过度释放到水体表面会导致富营养化，并因此使水的质量下降[2,3]。通过岩石风化以及人类各种各样的活动，如：采矿，工农业的使用将含磷废物过度排放到水体环境中[4,5]。含磷酸盐的废弃物必须满足最大排放限制[6]。在巴西，这些限制规定由国家环境委员会颁布。最大的磷浓度允许为0.0

3、2毫克每立方分米[7]。限制输入磷的污水的努力已证实在很大程度上是失败的，其原因是由于有各种各样的输入来源。这种供选择的减少来源的方法对废水处理是有效的。从废水中除去磷的问题自20世纪60年代后期已经受到了相当多的关注。去除磷的方法分为三大类：物理法、化学法和生物法。物理方法已经证实相当昂贵，比如在电渗析和反渗透的情况下，或效率低下，只能去除10%的总磷含量。化学处理法是比较有效的除磷方法，但是有很多处理污泥的问题，就是对污水的处理与中和。强化生物处理可以解除要滤掉高达97%的总磷，但是这个过程非常容易

4、变化导致操作困难[11-13]。为了达到除磷的目的，吸附法是一种相对实用，经济的技术。低成本的应用和容易获得材料已被广泛的用于磷的去除。这些包括水滑石[2,14]、单一和混合覆盖氧化物[15-19]、金属氧化物[20]、混合材料[21,22]、赤泥[23]、针铁矿[24-27]和钢铁渣[28]。在这些材料中，含水的金属氧化物对磷酸盐有较强的亲和力[29]。水合铌氧化物对磷酸有独特的选择性，同时对酸、碱、氧化剂及还原剂也有很高的抵抗性，这意味着它从水中固定磷酸盐有很大的潜力[25-30]。现在的工作描述了

5、水合氧化铌(Nb2O5·nH2O)，通过预先准备好的共同沉淀的方法，对水溶液中磷酸盐的吸附的动力学、等温线和热力学进行研究。2实验2.1通过共沉淀的方法合成水合铌氧化物水合铌氧化物是通过把金属铌溶解于HNO3(65%)/HF(40%)混合物(1:3摩尔比)。过量的氢氧化铵(Ca:28%)溶液(1:3)以滴状加入该溶液，在室温下不停的搅拌直到氢氧化铌沉淀。沉淀之后，用蒸馏水过滤、冲洗几次直到pH到7为止，然后再在烤箱中50℃恒温干燥，直到得到恒重为止。2.2表征吸附前后，利用Perkin埃尔谱分光光度计以

6、KBr压片在波长4000-500cm-1的范围内对水合的铌氧化物进行红外光谱检测。热重分析法测量法(TG/DTG)在ShimadzuTGA-50热分析仪上进行，在N2的环境中以20℃·min-1加热速率从25℃加热到800℃。使用QuantachromeNOVA1200进行BET表面积测量。样品在50℃去除气体16小时，在真空容器中优先分析。氮吸附在77K的温度进行。2.3吸附研究所有吸附研究在100cm3聚乙烯烧瓶中进行，通过使一个给定的剂量的氢氧化铌，用50cm3的磷酸盐溶液，在一个有自动调温器的搅

7、拌器搅拌一段时间。用稀释的盐酸溶液和氢氧化钠溶液通过pH计量器来调节磷酸盐溶液的pH值。通过过滤使浮在表面的溶液从吸附剂上被分离开来。通过遇钼变蓝的方法，浮在表面的磷酸盐的浓度经分光光度计检测，用UV-vis分光光度计在波长为800nm监测吸光率。利用这种方法，待检测的磷酸盐的浓度范围是1.2mg·dm-3。包含磷酸盐的量比最高浓度(1.2mg·dm-3)待检测的更高的样品被稀释，当计算结果的时候稀释液也会被校准。合成的磷酸盐溶液的进行吸附研究按照如下的条件进行：2.3.1动力学研究氢氧化铌的用量：2g

8、·dm-3；初始磷酸盐的浓度：10和50mg·dm-3；pH=2；震荡时间：0-7小时；T=25℃。2.3.2pH的影响Nb(OH)5：2g·dm-3；初始磷酸盐的浓度：10-50mg·dm-3；pH值：2-9；预先确定的震荡时间值；T=25℃。2.3.3吸附等温线Nb(OH)5：2g·dm-3；初始磷酸盐的浓度：10-50mg·dm-3；预先确定的pH值：2-9；预先确定的震荡时间值；T=25℃。2.3.4热力学研究Nb(OH)5：2g·