新型凹凸棒土顆粒吸附劑的制備及對(duì)水中微污染物的吸附
來(lái)源：中國(guó)凹凸棒土網(wǎng) 10-26 21:48
利用海藻酸鈉和氯化鈣成球原理，包埋制備有機(jī)凹凸棒土顆粒(GOAT)吸附劑，通過(guò)SEM圖、FT-IR分析、XRD分析、孔徑及比表面積分析、EDS能譜分析等進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)表征，通過(guò)批量實(shí)驗(yàn)考察了制備的新型凹凸棒土顆粒吸附劑對(duì)水體中天然有機(jī)質(zhì)單寧酸、腐殖酸的吸附行為，研究了天然有機(jī)質(zhì)對(duì)新型凹凸棒土顆粒吸附劑吸附微污染水體中氯酚類(lèi)異味物質(zhì)的影響，探討了凹凸棒土顆粒吸附劑的脫附再生和凹凸棒土吸附柱行為，主要結(jié)論如下:
(1)凹凸棒土顆粒吸附劑的最佳制備條件為:交聯(lián)時(shí)間為9h，氯化鈣濃度3％，凹凸棒土與海藻酸鈉配比5∶1（質(zhì)量比）。SEM圖表明海藻酸鈉包埋法對(duì)凹凸棒土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變較大，包埋后的凹凸棒土內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)受到影響。XRD分析也顯示包埋過(guò)程對(duì)凹凸棒土的晶體結(jié)構(gòu)造成一定的破壞。FT-IR分析表明有機(jī)改性對(duì)凹凸棒土表面起到了良好的修飾作用;GOAT與POAT相比，3610～3434cm-1范圍內(nèi)的羥基特征峰的強(qiáng)度增大，主要可歸因于包埋劑海藻酸鈉上的羥基;而2962.1 cm-1、2815.6cm-1新增明顯的C-H鍵（-CH2，-CH3）伸縮振動(dòng)吸收峰沒(méi)有發(fā)生明顯變化，說(shuō)明POAT表面的有機(jī)改性劑在包埋過(guò)程中穩(wěn)定性良好，包埋過(guò)程對(duì)POAT的內(nèi)部基團(tuán)沒(méi)有明顯影響。顆粒吸附劑的酸堿穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明:隨著pH的增加，顆粒吸附劑的散失率下降，pH小于7時(shí)下降較為明顯，大于7后，下降趨勢(shì)平衡。GOAT和POAT對(duì)200mg/L單寧酸的平衡吸附量分別為142mg/g、148mg/g，顆粒吸附劑的吸附容量稍小于粉體吸附劑，說(shuō)明包埋過(guò)程對(duì)凹凸棒土的吸附容量影響不大，此包埋方法可行。
(2)凹凸棒土顆粒吸附劑GOAT對(duì)單寧酸和腐殖酸的吸附行為都更符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程。Freundlich吸附等溫方程能更好的描述GOAT對(duì)單寧酸、腐殖酸的吸附。pH從2增加到6時(shí)，單寧酸的平衡吸附量隨pH的增加而增加，而當(dāng)pH超過(guò)6時(shí)開(kāi)始下降，在pH為6-10的過(guò)程中平衡吸附量下降比較明顯;pH為6左右時(shí)吸附效果最好。GOAT對(duì)腐植酸的吸附量隨著溶液pH的增大而降低。溶液中三種無(wú)機(jī)鹽的存在均促進(jìn)顆粒吸附劑對(duì)單寧酸、腐植酸的吸附。在無(wú)機(jī)鹽離子存在下，GOAT對(duì)單寧酸吸附量增加約23％，對(duì)腐植酸的吸附量增加約10％。
(3)GOAT在單寧酸存在下對(duì)100mg/L的4-氯苯酚溶液的平衡吸附量在1mg/g左右，而在無(wú)單寧酸存在條件下吸附4-氯苯酚在相同濃度的吸附量達(dá)到15mg/g。GOAT對(duì)單寧酸的吸附量隨著4-氯苯酚濃度的增加而減少。在單寧酸和4-氯苯酚同時(shí)存在下，單寧酸和4-氯苯酚存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，且優(yōu)先吸附單寧酸，單寧酸對(duì)抑制GOAT吸附4-氯苯酚較為明顯。未預(yù)負(fù)載單寧酸和預(yù)負(fù)載單寧酸后的GOAT對(duì)4-氯苯酚的吸附行為均更符合Freundlich方程。
(4)脫附實(shí)驗(yàn)表明，采用NaOH可以對(duì)吸附了單寧酸之后的GOAT實(shí)現(xiàn)有效脫附，而且如果增加NaOH濃度，GOAT的脫附率也會(huì)在一定程度上有所增加，在NaOH濃度達(dá)到6mol/L之前，GOAT的脫附率增長(zhǎng)較快，在NaOH濃度達(dá)到6mol/L后，GOAT脫附率增長(zhǎng)緩慢，趨于穩(wěn)定。乙醇的脫附效果遠(yuǎn)低于NaOH對(duì)GOAT的脫附效果，隨著溫度的升高，乙醇和NaOH對(duì)GOAT的脫附率都有一定的提高。GOAT使用NaOH溶液脫附中，4次脫附率基本穩(wěn)定在80％左右，GOAT在吸附單寧酸后利用NaOH溶液脫附后可以重復(fù)利用。
(5)GOAT對(duì)單寧酸的動(dòng)態(tài)柱吸附實(shí)驗(yàn)表明在流速(2BV/h)不變的情況下，兩種濃度的單寧酸初始階段出水濃度上升幅度均較大，穿透時(shí)間隨著進(jìn)水濃度的升高而提前，50mg/L濃度下穿透點(diǎn)在1h左右，而100mg/L濃度的穿透點(diǎn)在42min左右。在單寧酸濃度為50mg/L情況下，流速為2BV/h時(shí)，單寧酸在1h左右發(fā)生穿透，在1.5h左右達(dá)到吸附飽和平衡;流速為4BV/h時(shí)，單寧酸在48min左右發(fā)生穿透，在1h左右達(dá)到吸附飽和平衡。
關(guān)鍵詞：
有機(jī)凹凸棒土顆粒吸附劑 制備工藝 微觀結(jié)構(gòu) 微污染水體 吸附性能
作者：
于年吉
學(xué)位授予單位：
南京工業(yè)大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專(zhuān)業(yè)：
水污染控制
導(dǎo)師姓名：
王海玲
學(xué)位年度：
2015
語(yǔ)種：
中文
分類(lèi)號(hào)：
TQ424
(1)凹凸棒土顆粒吸附劑的最佳制備條件為:交聯(lián)時(shí)間為9h，氯化鈣濃度3％，凹凸棒土與海藻酸鈉配比5∶1（質(zhì)量比）。SEM圖表明海藻酸鈉包埋法對(duì)凹凸棒土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)改變較大，包埋后的凹凸棒土內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)受到影響。XRD分析也顯示包埋過(guò)程對(duì)凹凸棒土的晶體結(jié)構(gòu)造成一定的破壞。FT-IR分析表明有機(jī)改性對(duì)凹凸棒土表面起到了良好的修飾作用;GOAT與POAT相比，3610～3434cm-1范圍內(nèi)的羥基特征峰的強(qiáng)度增大，主要可歸因于包埋劑海藻酸鈉上的羥基;而2962.1 cm-1、2815.6cm-1新增明顯的C-H鍵（-CH2，-CH3）伸縮振動(dòng)吸收峰沒(méi)有發(fā)生明顯變化，說(shuō)明POAT表面的有機(jī)改性劑在包埋過(guò)程中穩(wěn)定性良好，包埋過(guò)程對(duì)POAT的內(nèi)部基團(tuán)沒(méi)有明顯影響。顆粒吸附劑的酸堿穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)表明:隨著pH的增加，顆粒吸附劑的散失率下降，pH小于7時(shí)下降較為明顯，大于7后，下降趨勢(shì)平衡。GOAT和POAT對(duì)200mg/L單寧酸的平衡吸附量分別為142mg/g、148mg/g，顆粒吸附劑的吸附容量稍小于粉體吸附劑，說(shuō)明包埋過(guò)程對(duì)凹凸棒土的吸附容量影響不大，此包埋方法可行。
(2)凹凸棒土顆粒吸附劑GOAT對(duì)單寧酸和腐殖酸的吸附行為都更符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程。Freundlich吸附等溫方程能更好的描述GOAT對(duì)單寧酸、腐殖酸的吸附。pH從2增加到6時(shí)，單寧酸的平衡吸附量隨pH的增加而增加，而當(dāng)pH超過(guò)6時(shí)開(kāi)始下降，在pH為6-10的過(guò)程中平衡吸附量下降比較明顯;pH為6左右時(shí)吸附效果最好。GOAT對(duì)腐植酸的吸附量隨著溶液pH的增大而降低。溶液中三種無(wú)機(jī)鹽的存在均促進(jìn)顆粒吸附劑對(duì)單寧酸、腐植酸的吸附。在無(wú)機(jī)鹽離子存在下，GOAT對(duì)單寧酸吸附量增加約23％，對(duì)腐植酸的吸附量增加約10％。
(3)GOAT在單寧酸存在下對(duì)100mg/L的4-氯苯酚溶液的平衡吸附量在1mg/g左右，而在無(wú)單寧酸存在條件下吸附4-氯苯酚在相同濃度的吸附量達(dá)到15mg/g。GOAT對(duì)單寧酸的吸附量隨著4-氯苯酚濃度的增加而減少。在單寧酸和4-氯苯酚同時(shí)存在下，單寧酸和4-氯苯酚存在競(jìng)爭(zhēng)吸附，且優(yōu)先吸附單寧酸，單寧酸對(duì)抑制GOAT吸附4-氯苯酚較為明顯。未預(yù)負(fù)載單寧酸和預(yù)負(fù)載單寧酸后的GOAT對(duì)4-氯苯酚的吸附行為均更符合Freundlich方程。
(4)脫附實(shí)驗(yàn)表明，采用NaOH可以對(duì)吸附了單寧酸之后的GOAT實(shí)現(xiàn)有效脫附，而且如果增加NaOH濃度，GOAT的脫附率也會(huì)在一定程度上有所增加，在NaOH濃度達(dá)到6mol/L之前，GOAT的脫附率增長(zhǎng)較快，在NaOH濃度達(dá)到6mol/L后，GOAT脫附率增長(zhǎng)緩慢，趨于穩(wěn)定。乙醇的脫附效果遠(yuǎn)低于NaOH對(duì)GOAT的脫附效果，隨著溫度的升高，乙醇和NaOH對(duì)GOAT的脫附率都有一定的提高。GOAT使用NaOH溶液脫附中，4次脫附率基本穩(wěn)定在80％左右，GOAT在吸附單寧酸后利用NaOH溶液脫附后可以重復(fù)利用。
(5)GOAT對(duì)單寧酸的動(dòng)態(tài)柱吸附實(shí)驗(yàn)表明在流速(2BV/h)不變的情況下，兩種濃度的單寧酸初始階段出水濃度上升幅度均較大，穿透時(shí)間隨著進(jìn)水濃度的升高而提前，50mg/L濃度下穿透點(diǎn)在1h左右，而100mg/L濃度的穿透點(diǎn)在42min左右。在單寧酸濃度為50mg/L情況下，流速為2BV/h時(shí)，單寧酸在1h左右發(fā)生穿透，在1.5h左右達(dá)到吸附飽和平衡;流速為4BV/h時(shí)，單寧酸在48min左右發(fā)生穿透，在1h左右達(dá)到吸附飽和平衡。
關(guān)鍵詞：
有機(jī)凹凸棒土顆粒吸附劑 制備工藝 微觀結(jié)構(gòu) 微污染水體 吸附性能
作者：
于年吉
學(xué)位授予單位：
南京工業(yè)大學(xué)
授予學(xué)位：
碩士
學(xué)科專(zhuān)業(yè)：
水污染控制
導(dǎo)師姓名：
王海玲
學(xué)位年度：
2015
語(yǔ)種：
中文
分類(lèi)號(hào)：
TQ424
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