鐵氧化物及其腐殖質(zhì)復(fù)合體對六價鉻的吸附研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展，重金屬對水體的污染日益嚴(yán)重，其中，六價鉻因為其具有潛在致癌性、對環(huán)境的持久危害性而受到人們的廣泛關(guān)注。當(dāng)環(huán)境被Cr(Ⅵ)污染后，水體以及土壤中Cr(Ⅵ)的遷移轉(zhuǎn)化行為對于環(huán)境監(jiān)測以及污染的評估顯得格外重要。本論文通過水熱法合成了兩種常見的鐵氧化物（磁鐵礦和赤鐵礦），一方面利用這兩種鐵礦作為吸附材料，對影響吸附Cr(Ⅵ)的幾種因素進(jìn)行研究;另一方面，將其投入到兩種腐殖質(zhì)溶液（腐植酸溶液和富里酸溶液）之中，制備了幾種自然界中

2、常見的吸附態(tài)有機(jī)-無機(jī)復(fù)合體:磁鐵礦腐植酸復(fù)合體(MH)、磁鐵礦富里酸復(fù)合體(MF)、赤鐵礦腐植酸復(fù)合體(HH)和赤鐵礦富里酸復(fù)合體(HF)。利用這些復(fù)合體與Cr(Ⅵ)相互作用，通過吸附動力學(xué)、吸附等溫線、吸附熱力學(xué)和吸附機(jī)制對其進(jìn)行了研究。本論文主要結(jié)論如下:
　　1.通過水熱法制備的磁鐵礦和赤鐵礦兩者形貌相似，均為直徑約為10nm的球狀顆粒，且均以介孔為主，但是磁鐵礦和赤鐵礦的比表面積以及微孔分布存在較大差異:赤鐵礦的比表面積

3、大于磁鐵礦，但是微孔面積要遠(yuǎn)小于磁鐵礦;另一方面，腐植酸和富里酸表面的官能團(tuán)區(qū)別明顯:兩者都含有特有的官能團(tuán)，但是富里酸的官能團(tuán)種類更加繁多。
　　2.通過研究磁鐵礦和赤鐵礦對Cr(Ⅵ)的吸附因素發(fā)現(xiàn):pH對磁鐵礦和赤鐵礦吸附Cr(Ⅵ)的影響最大，雖然在pH值較低時，兩者對Cr(Ⅵ)的吸附量差別較小，但隨著pH值的升高，赤鐵礦對Cr(Ⅵ)的吸附效果要遠(yuǎn)優(yōu)于磁鐵礦。另外，當(dāng)pH值大于磁鐵礦和赤鐵礦的等電點時，兩者對Cr(Ⅵ)仍有一定

4、量的吸附，可見物理吸附不是主導(dǎo)作用。通過考察離子強(qiáng)度對磁鐵礦和赤鐵礦吸附Cr(Ⅵ)影響，發(fā)現(xiàn)兩種鐵礦在不同的離子強(qiáng)度下，吸附效果變化不是很明顯，有可能是形成了內(nèi)圈復(fù)合體結(jié)構(gòu)。當(dāng)吸附劑投加量增加時，兩種鐵礦對Cr(Ⅵ)吸附量增大，但是吸附劑利用率降低。
　　3.在制備復(fù)合體的過程中，發(fā)現(xiàn)赤鐵礦對腐植酸和富里酸的吸附量大于磁鐵礦對腐植酸和富里酸的吸附量，進(jìn)一步表明赤鐵礦的吸附性能優(yōu)于磁鐵礦;磁鐵礦和赤鐵礦對富里酸的吸附量均要遠(yuǎn)大于腐植

5、酸，反映了兩種腐殖質(zhì)中，富里酸的吸附性能可能優(yōu)于腐植酸，這可能源于其表面豐富的官能團(tuán)。制備的四種復(fù)合體的等電點相近，但都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于磁鐵礦和赤鐵礦，這是由于復(fù)合體表面主要為腐植酸或者富里酸。雖然四種復(fù)合體的等電點相近，但是對Cr(Ⅵ)的吸附效果差別明顯，這也說明其中存在化學(xué)吸附作用。兩種鐵礦被腐殖質(zhì)包裹后的形成的復(fù)合體，對Cr(Ⅵ)的吸附效果變化趨勢不同。
　　4.鐵礦及其復(fù)合體對Cr(Ⅵ)的吸附動力學(xué)符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，不符合準(zhǔn)一

6、級動力學(xué)方程。Langmuir、BET和Freundlich模型對鐵礦及其復(fù)合體吸附Cr(Ⅵ)等溫線擬合較好，Temkin模型擬合相對較差。通過對擬合的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，所有實驗組對Cr(Ⅵ)的吸附都是自發(fā)的，且都在吸附劑表面進(jìn)行，化學(xué)吸附和物理吸附同時存在，但主要以化學(xué)吸附為主;除赤鐵礦腐植酸復(fù)合體（HH）對Cr(Ⅵ)的吸附過程外，其余實驗組對Cr(Ⅵ)的吸附均屬于放熱反應(yīng)。
　　相比于采用純鐵氧化物的傳統(tǒng)方法，本研究將環(huán)境中非常廣泛存