层状复合金属氢氧化物对Ni2+的吸附规律研究

论文摘要

本文分别合成了两种金属体系（Mg-Al;Zn-Al）,不同M2+/M3+比例（2：1、3：1、4：1）,不同客体（CO32-、NO3-、EDTA）插层的水滑石,利用XRD、IR、BET、SEM等多种表征手段研究了水滑石的结构,随后以水滑石为吸附剂对水中的Ni2+进行吸附实验。利用ICP确定溶液中Ni2+浓度随时间的变化,并对吸附过程进行动力学拟合,研究了水滑石对Ni2+的吸附规律。由共沉淀法制备了Zn/Al投料比为（2：1,3：1,4：1）,不同客体离子（CO32-, NO3-, EDTA）插层的LDHs,具有典型的水滑石层状结构,层间距的变化和FT-IT谱图表明CO32-, NO3-, EDTA分别插层成功。进而进行了吸附实验,Zn/Al投料比为（2：1）的ZnAl-CO3-LDHs具有最大的去除率,可达96%,其平衡吸附量可达19mg/g；利用动力学方程拟合其吸附过程,水滑石对于Ni2+的吸附过程符合准二级方程,表明LDHs与Ni2+的化学作用是吸附过程的速控步骤。Zn/Al投料比为（4：1）的ZnAl-EDTA-LDHs的吸附速率常数K2最大,可达0.12g·mg-1·min-1。同样方法制备了Mg-Al体系的水滑石,并对其结构和吸附性能进行了表征,具有典型的水滑石层状结构,层间距的变化和FT-IT谱图表明CO32-,NO3-, EDTA分别插层成功。去除率最大的为Mg/Al投料比为（3：1）的MgAl-CO3-LDHs,其平衡吸附量可达84mg/g,用准二级动力学方程拟合Mg-Al体系对于Ni2+的吸附过程,其相关系数可无限趋近于1。而Mg/Al投料比为（2：1）的MgAl-NO3-LDHs的准二级吸附速率常数可达0.05g·mg-1·min-1, MgAl-EDTA-LDHs在3min内即可完成其快速吸附过程,5mmin左右达到吸附平衡。综上所述,比表面积较大的水滑石是较好的Ni2+吸附剂,吸附速率较快,吸附量较大,特别是C032-插层的水滑石作为吸附剂,200min之内就能达到平衡,处理后的水溶液中Ni2+浓度最低达到0.0084 mg/L,远小于GB8978-2002中规定的0.5mg/L的排放标准。因此,水滑石有望于日后应用于含Ni2+废水的处理中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 水污染的分类
• 1.2 重金属污染概述及现行处理办法
• 1.2.1 物理化学法
• 1.2.2 生物处理法
• 1.2.3 化学处理法
• 1.3 Ni的危害及现行处理工艺
• 1.4 层状双金属氢氧化物的概述
• 1.5 层状双金属氢氧化物的制备方法
• 1.5.1 共沉淀法
• 1.5.2 水热法
• 1.5.3 成核/晶化隔离法
• 1.5.4 离子交换法
• 1.5.5 焙烧复原法
• 1.5.6 尿素法
• 1.5.7 微波辐射法
• 1.6 层状双金属氢氧化物的性质
• 1.6.1 碱性
• 1.6.2 层间阴离子的可交换性
• 1.6.3 记忆效应
• 1.6.4 组成及结构的可调控性
• 1.6.5 阻燃性能
• 1.6.6 热稳定性能
• 1.6.7 吸附性
• 1.7 层状双金属氢氧化物的的应用
• 1.7.1 催化方面的应用
• 1.7.2 医药方面的应用
• 1.7.3 电化学方面的应用
• 1.7.4 光学方面的应用
• 1.7.5 聚合物阻燃剂
• 1.7.6 磁学方面的应用
• 1.7.7 离子交换和吸附方面的应用
• 1.8 选题的意义和目的
• 第二章 实验部分
• 2.1 实验试剂与仪器
• 2.1.1 实验试剂
• 2.1.2 实验设备
• 2.1.3 样品制备
• 2.1.4 吸附实验
• 2.1.5 实验流程图
• 2.2 样品表征
• 2.2.1 XRD表征
• 2.2.2 FT-IR表征
• 2.2.3 SEM表征
• 2.2.4 ICP检测
• 2.2.5 EDX表征
• 2.2.6 BET表征
• 2.3 吸附动力学
• 2+在Zn-Al LDHs上的吸附规律研究'>第三章 Ni²⁺在Zn-Al LDHs上的吸附规律研究
• 3^2-LDHs的结构与吸附性能'>3.1 Zn-Al CO₃^2-LDHs的结构与吸附性能
• 3^2-LDHs的结构表征'>3.1.1 Zn-Al CO₃^2-LDHs的结构表征
• 3^2-LDHs的吸附性能'>3.1.2 Zn-Al CO₃^2-LDHs的吸附性能
• 3^2-LDHs吸附产物的结构表征'>3.1.3 Zn-Al CO₃^2-LDHs吸附产物的结构表征
• 3^-LDHs的结构与吸附性能'>3.2 Zn-Al NO₃^-LDHs的结构与吸附性能
• 3^-LDHs的结构表征'>3.2.1 Zn-Al NO₃^-LDHs的结构表征
• 3^-LDHs的吸附性能'>3.2.2 Zn-Al NO₃^-LDHs的吸附性能
• 3^-LDHs吸附产物的结构'>3.2.3 Zn-Al NO₃^-LDHs吸附产物的结构
• 3.3 Zn-Al EDTA LDHs的结构与吸附性能
• 3.3.1 Zn-Al EDTA LDHs的结构表征
• 3.3.2 Zn-Al EDTA LDHs的吸附性能
• 3.3.3 Zn-Al EDTA LDHs吸附产物的结构表征
• 3.4 小结
• 2+在Mg-Al型LDHs上的吸附规律研究'>第四章 Ni²⁺在Mg-Al型LDHs上的吸附规律研究
• 3^2-LDHs的结构与吸附性能'>4.1 Mg-AlCO₃^2-LDHs的结构与吸附性能
• 3^2-LDHs的结构表征'>4.1.1 Mg-AlCO₃^2-LDHs的结构表征
• 3^2-LDHs的吸附性能'>4.1.2 Mg-AlCO₃^2-LDHs的吸附性能
• 3^2-LDHs吸附产物的结构表征'>4.1.3 Mg-AlCO₃^2-LDHs吸附产物的结构表征
• 3^-LDHs的结构与吸附性能'>4.2 Mg-AlNO₃^-LDHs的结构与吸附性能
• 3^-LDHs的结构表征'>4.2.1 Mg-AlNO₃^-LDHs的结构表征
• 3^-LDHs的吸附性能'>4.2.2 Mg-AlNO₃^-LDHs的吸附性能
• 3^-LDHs吸附产物的结构'>4.2.3 Mg-AlNO₃^-LDHs吸附产物的结构
• 4.3 Mg-Al EDTALDHs的结构与吸附性能
• 4.3.1 Mg-Al EDTA LDHs的结构表征
• 4.3.2 Mg-Al EDTA LDHs的吸附性能
• 4.3.3 Mg-Al EDTA LDHs吸附产物的结构表征
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 论文创新点
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书