磁性高岭土的制备及其对Cu2+和Pb2+的吸附性能
【作者】 黄明
【关键词】 吸附热力学 吸附机理 Cu2+ 竞争吸附 Pb2+ 磁性高岭土
【导师姓名】鲁秀国，李绍峰
【学位名称】硕士
【学位年度】2016-01-01
【学位授予单位】暂无
【分类号】X703;|O647.3
【录入时间】2017-06-21
【摘要】由于磁性复合材料独特的结构特点化学性质使其在重金属废水处理中具有广阔的前景,本文以价格低廉、来源丰富的高岭土为原料,采用共沉淀法制备磁性高岭土,以扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X射线光谱（EDX）、BET、红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对其进行了表征;分析了初始浓度、pH、时间等单因素对磁性高岭土吸附Cu2+和Pb2+的影响,并与高岭土的吸附性能进行比较,同时利用吸附等温模型、SEM、XRD、FTIR对其吸附机理进行了探讨。SEM表明制备的磁性高岭土为大小不均匀的细小颗粒,BET结果表明制备后比表面积及孔容都增大了,XRD结果表明磁化后,高岭土的晶体结构改变不大,EDX表明磁化后,Si、Al元素的含量基本不变,O元素含量有所增加,且出现了Fe元素的波峰,FTIR表明磁化后出现了Fe-O的特征吸收峰。磁性高岭土对Pb2+的吸附在20min内达到平衡,在Pb2+浓度为5mg·L-1时,去除率达到99.38%,Langmuir模型能更好的描述Pb2+在磁性高岭土上的吸附平衡,Pb2+的吸附行为更符合拟二级动力学方程,说明Pb2+在磁性高岭土上的吸附过程主要由化学吸附控制。磁性高岭土对Cu2+的吸附在30min内迅速实现平衡,在吸附剂用量为0.4g,pH=7,吸附时间为30min,Cu2+初始浓度为5mg·L-1的条件下,吸附去除率达98.18%;等温吸附模型遵循Langmuir模型,磁性高岭土对Cu2+和Pb2+吸附效果好于高岭土;SEM的结果表明吸附过程主要为表面单层的化学吸附;XRD,FTIR的结果显示磁性高岭土吸附Cu2+的机制为配位络合吸附,参与络合反应的官能团主要为-OH、-NH、-COOH。Cu2+和Pb2+的竞争体系吸附实验表明二级动力学方程和颗粒内扩散方程能较好的拟合Cu2+和Pb2+在磁性高岭土上的竞争吸附。在单一体系和竞争体系中,磁性高岭土对Cu2+和Pb2+的吸附都是优惠吸附,在竞争体系中,磁性高岭土对Cu2+和Pb2+的吸附量都有所减弱,但Cu2+的吸附量下降更明显,且对Pb2+的吸附能力大于Cu2+;热力学参数表明Cu2+和Pb2+在磁性高岭土上的竞争吸附是自发、吸热和熵值增加过程,有竞争离子存在时会影响吸附热力学特性。
【外文摘要】暂无