金属盐改性石英砂的制备及其吸附重金属性能研究

摘要

重金属离子是一种危害极大的污染物，为了提高石英砂对重金属离子的吸附性能，采用改性剂对石英砂表面进行改性，提高其对重金属离子的吸附效果。
　　 本试验以石英砂为载体，以氯化铝和氯化镁为改性剂，采用碱性沉积法制备了铝盐改性石英砂和镁盐改性石英砂。通过改性前后石英砂比表面积的测定、扫描电子显微镜的观察和拍照以及X射线衍射仪的鉴定，对改性前后石英砂的表面特性进行了表征和分析。结果表明，与石英原砂相比，铝盐改性砂和镁盐改性砂的比表面积显著增大，分别是石英原砂的9.38倍和6.12倍。改性后的石英砂表面粗糙度明显增大，孔隙密而多，铝盐改性砂表面主要成分为Al（OH）3，镁盐改性砂表面的主要成分为Mg（OH）2。
　　 以含Zn2+、Cd2+的废水为处理对象，考察了改性前后石英砂对Zn2+、Cd2+的吸附性能。试验结果表明，pH值是影响吸附性能的主要因素，在pH中性条件下，铝盐、镁盐改性石英砂和石英原砂的Zn2+去除率分别为68％、54％和41％，随着pH值增加，吸附效果提高，当pH值接近9时，铝盐、镁盐改性砂的Zn2+去除率均在95％左右。铝盐改性石英砂、镁盐改性石英砂和石英原砂，在pH中性条件下，Cd2+去除率分别为59％、47％和39％，随着pH值增加，吸附效果提高，当pH值接近9时，铝盐、镁盐改性砂的Cd2+去除率分别为71％和67％。
　　 利用制备好的两种改性石英砂，对电镀镀锌废水进行了动态试验研究。结果表明，改性石英砂对锌的去除效率有较大的提高。铝盐改性的石英砂在前5个小时之内，一直保持70％左右的去除效率，但是在5小时之后，去除效率下降较快。镁盐改性石英砂对锌的高去除率有效时间稍短，为3小时左右，去除率大约保持在60％左右。
　　 根据两种改性砂吸附Zn2+、Cd2+的试验数据，对改性石英砂吸附重金属离子的机理、吸附等温线和吸附动力学行为进行了初步分析和探讨。分析结果表明，两种改性砂对Zn2+、Cd2+的吸附以化学吸附为主。对Zn2+、Cd2+的吸附均符合Langmuir吸附等温式，吸附过程更好的符合准二级反应动力学模型。

目录

文摘

英文文摘

第一章 引言

1.1 选题背景及意义

1.2 论文研究的目的、内容

1.2.1 研究目的

1.2.2 主要研究内容

第二章 文献综述

2.1 重金属来源及危害

2.1.1 重金属废水的来源及特点

2.1.2 重金属废水的危害

2.2 重金属废水的处理方法

2.2.1 化学法

2.2.2 生物法

2.2.3 植物整治技术

2.2.4 物理化学法

2.3 铝、镁的氢氧化物性质

2.3.1 铝的氢氧化物

2.3.2 镁的氢氧化物（Brucite）

2.4 国内外研究现状及分析

2.5 本章小结

第三章 改性石英砂的制备及表面理化性质分析

3.1 试验材料与方法

3.1.1 主要仪器和试剂

3.1.2 改性滤料的制备方法

3.1.3 表面检测分析试验的原理

3.1.4 检测方法

3.2 结果与分析

3.2.1 比表面积测试结果分析

3.2.2 电镜扫描测试结果分析

3.2.3 X射线衍射测试结果分析

3.3 本章小结

第四章 改性石英砂吸附Zn2+的性能研究

4.1 试验方法

4.1.1 吸附时间影响

4.1.2 pH值影响

4.1.3 溶液初始浓度影响

4.1.4 Zn2+检测方法

4.2 结果与讨论

4.2.1 吸附时间对Zn2+吸附效果的影响

4.2.2 pH值对Zn2+吸附效果的影响

4.2.3 溶液初始浓度对Zn2+吸附效果的影响

4.3 本章小结

第五章 改性石英砂吸附Cd2+的性能研究

5.1 试验方法

5.1.1 吸附时间影响

5.1.2 pH值影响

5.1.3 溶液初始浓度影响

5.1.4 Cd2+检测方法

5.2 结果与讨论

5.2.1 吸附时间对Cd2+吸附效果的影响

5.2.2 pH值对Cd2+吸附效果的影响

5.2.3 溶液初始浓度对Cd2+吸附效果的影响

5.3 本章小结

第六章 吸附过程的初步研究

6.1 吸附等温线

6.1.1 吸附等温线相关理论

6.1.2 改性石英砂吸附Zn2+等温线

6.1.3 改性石英砂吸附Cd2+等温线

6.2 吸附动力学研究

6.2.1 吸附动力学相关理论

6.2.2 改性石英砂吸附Zn2+动力学

6.2.3 改性石英砂吸附Cd2+动力学

6.3 本章小结

第七章 去除电镀废水中的Zn2+试验

7.1 试验方法

7.1.1 试验用水水质

7.1.2 试验装置及流程

7.1.3 检测方法

7.2 试验结果与讨论

7.3 本章小结

第八章 结论与建议

8.1 结论

8.2 建议

参考文献

致 谢

攻读学位期间所发表的学术论文