本文研究了鋁鹽改性
凹凸棒石,以提高了其吸附除氟能力。先通過(guò)單因素和正交實(shí)驗(yàn)得出硫酸鋁硝酸鋁氯化鋁單改性凹凸棒石最佳條件,再根據(jù)單改性最優(yōu)條件設(shè)計(jì)了多組正交實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步提高吸附量,最后選擇出兩組最優(yōu)的九因素四水平的正交實(shí)驗(yàn),比較得出Al2(SO4)3-AlCl3-Al(NO3)3最優(yōu)。通過(guò)進(jìn)行靜態(tài)吸附試驗(yàn),對(duì)于改性凹凸棒石對(duì)于水中F的吸附特性進(jìn)行研究,綜合考慮了投加量,pH和陰離子對(duì)于吸附的影響。利用BET、SEM、XRD、XRF等檢測(cè)方法對(duì)改性凹凸棒石進(jìn)行表征。主要研究結(jié)果如下:
(1)經(jīng)過(guò)靜態(tài)吸附試驗(yàn)進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn),得到Al2(SO4)3改性凹凸棒石的最佳改性條件是:Al2(SO4)3浸泡濃度0.05mol/L、浸泡時(shí)間2h、浸泡固液1∶3。AlCl3改性凹凸棒石的最佳改性條件是:AlCl3浸泡濃度0.2mol/L浸泡3h,浸泡固液比為1∶2。Al(NO3)3改性凹凸棒石的最佳改性條件是Al(NO3)3浸泡濃度為0.2mol/L4h固液比1∶2。
(2)三種鋁鹽單改性凹凸棒石都可以用二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型描述。三種不同溫度下,改性凹凸棒石對(duì)于氟的吸附都是有快到慢逐漸達(dá)到吸附平衡,且隨著溫度的提高,平衡吸附量提高。且都符合Langmuir等溫線。根據(jù)擬合結(jié)果,25℃下Al2(SO4)3.AlCl3,Al(NO3)3極限吸附容量分別為0.8302mg/g,0.3977mg/g,0.8361mg/g對(duì)比未改性的0.0946mg/g。吸附效果得到明顯提高。
(3)但是為了進(jìn)一步提高鋁鹽改性凹凸棒石的吸附能力,進(jìn)行了兩兩和三多組復(fù)合對(duì)比試驗(yàn),最后得出Al2(SO4)3-AlCl3-Al(NO3)3復(fù)合改性凹凸棒石。復(fù)合改性的最優(yōu)條件為Al2(SO4)3濃度0.05mol/L、浸泡時(shí)間2h、固液比1∶3,AlCl3濃度0.4mol/L、浸泡時(shí)間5h、固液比1∶2,Al(NO3)3濃度0.2mol/L、浸泡時(shí)間6h、固液比1∶2。復(fù)合改性的凹凸棒石吸附容量達(dá)到1.317mg/g,是改性前的13.9倍,吸附容量比單一改性顯著提高。復(fù)合改性的凹凸棒石對(duì)水中氟的吸附動(dòng)力學(xué)符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,6h對(duì)于氟的吸附達(dá)到平衡,吸附等溫線更符合Langmuir等溫吸附規(guī)律,分離因子RL在0.702和0.8173之間的有利吸附,吸附最佳pH為7。
(4)通過(guò)機(jī)理分析,BET結(jié)果可以看出改性凹凸棒石的比表面積明顯提高,因?yàn)锳l2(SO4)3弱酸性溶解堵塞其孔道中的雜質(zhì)使它得以暢通,增加了孔容比表面積和吸附點(diǎn),Al2(SO4)3改性的凹凸棒石與未改性凹凸棒石相比比表面積明顯提高。鋁鹽復(fù)合改性過(guò)程中比表面積與未改性變化不大,說(shuō)明凹凸棒石的除氟能力不是完全和比表面積相關(guān)。吸附氟離子后孔徑變小,SEM圖像也表明表面變得更光滑。依據(jù)XRD監(jiān)測(cè)結(jié)果,復(fù)合改性凹凸棒石并沒(méi)有改變凹凸棒石的晶體結(jié)構(gòu)。
關(guān)鍵詞:
凹凸棒石 鋁鹽改性 水環(huán)境 氟元素 吸附性能
作者:
張彥艷
學(xué)位授予單位:
安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)
授予學(xué)位:
碩士
學(xué)科專業(yè):
環(huán)境工程
導(dǎo)師姓名:
李學(xué)德
學(xué)位年度:
2015
語(yǔ)種:
中文
分類號(hào):
TQ424
在線出版日期:
2017年02月11日(萬(wàn)方平臺(tái)首次上網(wǎng)日期,不代表論文的發(fā)表時(shí)間)
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