碳基復合材料的制備及其對廢水中重金屬離子和有機染料吸附性能的研究.pdf

1、二十世紀八十年代以來，隨著我國改革開放步伐的加快，工業(yè)、農業(yè)和科技業(yè)等各個領域都取得了較大的進步。尤其是工業(yè)水平的發(fā)展，它在提高我國經濟水平的同時造成了環(huán)境各個方面的日益污染，比如工業(yè)廢水的隨意排放，其中含有的重金屬離子和有機染料可以間接地通過別的途徑危害人類的身體健康。重金屬離子Cr(Ⅵ)具有非常強的毒性，可以致癌致畸形致突變，已經被列為危害人體最大的八種化學物質之一;有機染料羅丹明B(RhB)和亞甲基藍(MB)具有的復雜結構，使得被

2、其污染的工業(yè)廢水難以進行徹底的脫色處理。因此，選擇合適的方法治理工業(yè)廢水中的污染物，對于保證人類的身體健康具有重大的意義。由于吸附法具有設備簡單、適用范圍廣、處理效果好、吸附劑可再生使用和一般不會產生二次污染的優(yōu)點，本論文通過制備具有吸附性能的碳基復合材料，將其用于對工業(yè)廢水中的重金屬離子Cr(Ⅵ)、有機染料羅丹明B(RhB)和亞甲基藍(MB）的吸附性能研究。主要的研究成果如下:
　　1.以鹽酸浸泡鍋爐房的廢棄煤渣即改性煤渣為前驅

3、體，采用溶劑熱法制備了磁性四氧化三鐵(Fe3O4)/改性煤渣復合材料，運用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線粉末衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)、傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)和物理吸附儀(BET)的表征手段對復合材料進行表征測試。以此材料為Cr(Ⅵ)離子的吸附劑，考察吸附劑用量、時間、Cr(Ⅵ)離子溶液的初始pH值和初始濃度因素對材料吸附性能的影響。結果表明，此吸附反應在1.5 g的吸附劑用量，60 min的吸附時間和初始

4、pH值為3.00的Cr(Ⅵ)離子溶液的條件下，其吸附效果最好。動力學分析可知，磁性Fe3O4/改性煤渣對Cr(Ⅵ)離子溶液的吸附符合準二級動力學方程，連續(xù)進行五次吸附/再生循環(huán)后，材料的吸附率均在90％以上，表明Fe3O4/改性煤渣具有較好的循環(huán)可再生性，而四氧化三鐵本身具有的磁性可用于廢水處理過程的快速分離。
　　2.以原性蒙脫土為前驅體，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑，葡萄糖為碳源，采用溶劑熱法制備了蒙脫土/碳球

5、復合材料，運用SEM、XRD、XPS、FT-IR和BET的表征手段對復合材料進行表征測試。把該復合材料作為對羅丹明B(RhB)的吸附劑，探究該吸附劑材料的用量、吸附時間、RhB溶液的初始pH值和初始濃度以及吸附溫度等因素對其吸附性能的影響。其結果表明，吸附溫度是45℃，反應吸附劑用量0.3 g，吸附時間為15 min，溶液初始pH值為5.00的RhB溶液的條件下，其吸附效果最好。動力學模擬分析可知，蒙脫土/碳球對RhB的吸附符合準二級動

6、力學方程。蒙脫土/碳球對RhB的吸附符合Langmuir等溫吸附模型。吸附熱力學參數表明蒙脫土/碳球對RhB的吸附是自發(fā)的、吸熱的物理吸附反應。對吸附劑循環(huán)穩(wěn)定性測試結果表明，該吸附劑連續(xù)進行五次吸附/再生循環(huán)后，材料對于RhB的吸附率均在90％左右。表明蒙脫土/碳球具有較好的吸附循環(huán)可再生性。
　　3.以葡萄糖為碳源，可溶性無機鹽氯化鈉為模板，在500℃的高溫下煅燒制備成多孔碳材料，運用SEM、XRD、XPS、FT-IR和BET

7、的表征手段對其進行表征測試。以葡萄糖作為碳源高溫碳化所制備的多孔碳材料對亞甲基藍(MB)進行吸附實驗。通過研究該材料的用量、吸附時間、MB溶液的初始濃度和初始pH值以及溫度等因素對該吸附實驗的影響。其結果表明，此吸附反應在0.0075 g的吸附劑用量，2 min的吸附時間，pH值為6.00的MB溶液和吸附溫度是25℃的條件下，其吸附效果最好。動力學分析可知，多孔碳對MR的吸附符合準二級動力學方程。多孔碳對MB的吸附符合Langmuir等