类水滑石合成及其对水体中氟离子的去除

论文摘要

本文以硝酸镁、硝酸铝、硝酸铁、氢氧化钠、碳酸钠等为主要原料,采用液相共沉淀法合成了Mg/Al/Fe的纳米级吸附剂类水滑石（MgAlFe-HTLCs）,并在500℃焙烧制得其衍生复合氧化物（HTLCs-500）。用化学分析和现代仪器测试技术进行了系统研究:用X射线衍射图谱、热重-差热分析、红外光谱分析、BET比表面积测定等手段对HTLCs的晶体结构、形貌形态、热稳定性、材料表面性质等进行了表征。并研究了在不同的投加量、溶液pH、吸附振荡时间及氟离子初始浓度等条件下对水溶液中氟离子的吸附去除效果,还对实验中的影响因素和吸附机理进行了分析探讨。通过表征知:所合成的样品具有类水滑石的晶体结构,表面富含羟基。合成样品层间阴离子为CO32-。HTLCs对氟离子的去除率效果不理想,在500℃焙烧后的HTLCs-500对氟离子的去除率有了明显的提高。通过对吸附时间、pH值、HTLCs-500投加量、氟离子初始浓度等因素对吸附实验影响的研究发现,HTLCs-500对氟离子的吸附在pH=6时最好,吸附规律能很好的符合Langmuir吸附方程,在2.5 h以后吸附基本达到饱和。通过吸附后的红外光谱及XRD表征分析知,HTLCs-500主要是依靠化学吸附作用对氟离子产生吸附。HTLCs-500的化学吸附即离子交换吸附作用可归结为其结构恢复,即阴离子进入层间使其重现层状结构。作为一种新型含氟水处理药剂,HTLCs-500对不同含氟水具有广泛实用性,在去除过程中表现出三大特点:吸附容量大、药剂投加量小、去除效果明显。易于固液分离除去,不会引起二次污染。操作简便快速,无需复杂设备。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综逾
• 1.1 我国水资源现状
• 1.2 合氟废水的危害
• 1.3 合氟废水的处理方法及应用
• 1.3.1 混凝沉淀法
• 1.3.2 滤层吸附法
• 1.3.3 电凝聚法
• 1.3.4 电渗析法
• 1.3.5 反渗透技术
• 1.4 类水滑石（HTLCs）概逾
• 1.4.1 类水滑石的组成和结构
• 1.4.2 类水滑石的制备方法
• 1.4.3 类水滑石及其复合氧化物的性能
• 1.5 吸附理论概逾
• 1.6 吸附原理
• 1.7 影响吸附的因素
• 1.8 本文研究意义、目的和内容
• 2 试验部分
• 2.1 主要仪器
• 2.2 主要药品
• 2.3 分析方法的确立
• 2.3.1 透射电镜观察
• 2.3.2 扫描电镜观察
• 2.3.3 XRD表征
• 2.3.4 红外光谱分析
• 2.3.5 比表面积测定
• 2.4 吸附实验内容及方法
• 2.4.1 吸附实验内容
• 2.4.2 氟离子选择性电极法对氟离子浓度的测定
• 3 吸附材料制备与表征
• 3.1 MgAlFe类水滑石的制备方法
• 3.2 HTLCs和HTLCs-500的结构表征
• 3.2.1 透射电镜观察
• 3.2.2 扫描电镜观察
• 3.2.3 ICP分析
• 3.2.4 XRD分析
• 3.2.5 TG-DTA分析
• 3.2.6 FT-IR分析
• 3.2.7 不同煅烧温度XRD图分析
• 3.2.8 等电点测定
• 3.2.9 此表面积测定
• 3.3 本章小结
• 4 吸附结果与讨论
• 4.1 煅烧温度与pH值对氟离子去除率的影响
• 4.2 吸附平衡时间对吸附性能的影响
• 4.3 类水滑石焙烧产物吸附氟离子的动力与热力学
• 4.3.1 吸附动力学
• 4.3.2 吸附等温线的的测定
• 4.3.3 吸附热力学参数
• 4.4 竞争吸附
• 4.5 应用研究
• 4.6 机理分析
• 4.7 再生实验
• 4.8 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢