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    《湖南農業大學》 2018年
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    磁性海藻酸鐵介孔碳微球的合成及其吸附水體中砷、銻的研究

    江湛如  
    【摘要】:近年來,水體中的砷、銻因其價態、結合態、毒性的多樣性成為了水體生態風險研究的兩種代表性類金屬元素。吸附法是處理水體重金屬污染便捷、經濟的一種途徑,近年來得到了國內外學者廣泛的研究。海藻酸鈉(Sodium Alginate)是一種從天然藻類中提取的多糖成分,其中的古洛糖酸的鈉離子在一定條件下能夠與其他二價、三價陽離子發生離子交聯(Ion-exchange)反應并形成凝膠體系。本研究以海藻酸鈉作為材料合成的基體前驅材料,利用離子交聯法和冷凍干燥法合成了海藻酸鐵微球顆粒,并進一步運用有條件高溫裂解法制備了表面附著納米鐵氧化物的磁性海藻酸鐵介孔碳微球(以下簡稱MAMC)。運用多種手段對材料進行表征,并研究了MAMC對于水體中的重金屬As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、重金屬Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)的吸附性能,吸附實驗中分別考察材料的投加量、pH、接觸時間、初始污染物濃度對吸附性能的影響,并對吸附過程進行了動力學擬合、等溫吸附方程擬合和再生實驗,最后本文探究了兩種重金屬離子共存下MAMC的競爭吸附。研究表明:(1)MAMC對As(Ⅲ)和As(Ⅴ)均表現出良好的吸附性能,對As(Ⅲ)的吸附能力優于As(Ⅴ);當pH值為5~7時,MAMC對兩種價態As的吸附效率最優;材料的吸附量隨著時間的增加而增加,動力學擬合結果表明MAMC的吸附過程較好地滿足準二級動力學方程,等溫吸附曲線較好地滿足于Langmuir方程。此外,使用0.1 mol/L的NaOH對材料的再生和脫附效果較好,能夠實現材料的二次利用。(2)MAMC同樣對Sb(Ⅲ)、Sb(Ⅴ)表現出良好的吸附性能,MAMC對于兩種價態的Sb的吸附受到pH值的影響較大,吸附量隨著pH的增高而減少。MAMC在各個濃度背景下對Sb(Ⅴ)的吸附效果優于Sb(Ⅲ),初始污染濃度對材料的吸附性能影響較大,200 mg/L濃度梯度下對Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的理論最大吸附量可以達到11.83 mg/g和75.18 mg/g。Freundlich吸附等溫方程能夠較好的滿足MAMC對Sb(Ⅲ)的吸附過程;而對Sb(Ⅴ)的吸附過程,MAMC能夠較好的滿足于兩種等溫吸附方程。0.1 mol/L的NaOH對材料的再生和脫附效果較好,材料在吸附飽和后進行四次脫附,對Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除效果仍然能夠保持在85%和59%左右。(3)在砷、銻共存二元體系下,固定溶液體系中As的濃度并提升溶液中Sb的濃度并不會影響材料對As的吸附量,說明溶液體系中的重金屬Sb并不能搶占As的吸附位點,且材料對As存在優先吸附過程。在固定溶液體系中Sb濃度并提升溶液中的As的濃度時,MAMC對Sb的吸附量出現了擠出現象(吸附量從17.78 mg/g降低到了6.93 mg/g),而對溶液體系中As的吸附量隨著濃度增加而增加(吸附量從4.96 mg/g增加到了23.46 mg/g)。共存體系下的吸附動力學實驗和濃度同比例提升實驗同樣印證MAMC優先吸附As的現象。
    【學位授予單位】:湖南農業大學
    【學位級別】:碩士
    【學位授予年份】:2018
    【分類號】:X703;O647.3

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