论文部分内容阅读
近年来,随着我国工业化进程的加速,经济建设的迅猛发展,工业化建设和经济发展带来的水环境污染日趋严重,导致许多城市饮用水源中痕量重金属和有毒有机污染物含量明显增加,水质安全状况日趋严重。寻求先进高效的新型环保吸附材料已成为国内外水质净化领域的热点研究课题。本论文以碳纳米管(CNT)这种新型纳米材料作为载体,负载氧化铁来制备能高效去除水中二价铜离子(CU2+)的新型复合材料(Fe2O3/CNT)。另外,制备研发了新型的海藻酸钙(CA)和高岭土(kaolin)的复合吸附材料(kaolin/CA),探讨了这两种新型材料对水中Cu2+的吸附性能与吸附机理。采用液相化学沉积法制备Fe2O3/CNT复合材料。通过观察原始CNT,混酸氧化后CNT和负载氧化铁后碳纳米管的SEM照片,发现混酸氧化后,CNT变短,两端的端帽被打开,负载在CNT上的Fe203沉积均匀。通过吸附等温线的实验研究对比了原始CNT,酸氧化后CNT和Fe2O3/CNT对水中Cu2+的吸附去除效果,三种材料的吸附效果排列顺序为Fe2O3/CNT>酸氧化后CNT>原始CNT。采用Langmuir模型对实验数据进行拟合,Fe2O3/CNT对Cu2+的最大吸附能力达到42.02 mg g-1,溶液的pH值对Fe2O3/CNT对Cu2+的吸附能力和去除效率有显著影响,对Cu2+的吸附能力随着pH值的降低而降低。采用溶胶-凝胶法成功制备了海藻酸钙高岭土复合吸附材料(kaolin/CA),这是一种新的环境友好型复合材料,不仅吸附性能良好,而且成形性高,易从水溶液中去除,从而避免了由kaolin微颗粒所引起的二次污染问题。对新型复合材料吸附水中Cu2+进行了批量吸附试验,并研究了反应时间，pH值,投入量,温度等因素对吸附过程的影响。采用Langmuir模型对实验数据进行拟合,kaolin/CA最大吸附量能达到53.63 mg g-1,而高岭土的吸附量只有5.06 mg g-1,吸附能力增长了10倍多。动力学研究结果表明,该吸附过程符合准二级吸附动力方程模型。而热力学的研究则表明复合材料吸附Cu2+是一个自发的吸热过程。研究表明Fe2O3/CNTs和kaolin/CA这两种新型复合吸附材料,对溶液中的重金属阳离子有着强于传统吸附材料的去除能力。本研究将对处理痕量的有害离子溶液提供一个高效、经济和易于操作的处理方法。