基于粉煤灰磁珠的吸附劑制備及銅吸附研究.pdf

1、近年來，伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國的生態(tài)環(huán)境受到巨大沖擊，環(huán)境污染和資源匱乏成為制約我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。將工業(yè)副產(chǎn)物無害化和資源化利用是解決這一難題的關(guān)鍵所在。煤炭是我國的主要能源，燃煤產(chǎn)生的粉煤灰產(chǎn)量巨大，囤積量與日俱增。當(dāng)前，我國粉煤灰利用率不足70％，且多為簡單低附加值利用，因此研究粉煤灰的高效、高值利用意義重大。本論文圍繞粉煤灰中的磁性微珠的改性和精細(xì)化利用開展研究。
　　水體中重金屬離子污染問題日益

2、嚴(yán)重。本文針對污水治理中銅離子污水處理問題，精細(xì)化利用粉煤灰特有礦產(chǎn)資源——粉煤灰磁珠，通過對其采用材料改性手段，制備出具有銅離子吸附能力的磁珠吸附劑，并對該吸附劑的微觀形貌、物相組成、鐵磁性能、銅離子吸附性能進(jìn)行研究。具體工作如下:
　　1.粉煤灰磁珠的分離分選主要采用磁選管濕法分選工藝從粉煤灰原料中分離出具有磁性的粉煤灰磁珠;并通過設(shè)置該分選工藝中三種不同的分選磁場強(qiáng)度(100mT、200mT、300mT)，對粉煤灰進(jìn)行精細(xì)磁

3、選，以期實(shí)現(xiàn)按不同磁性對粉煤灰磁珠精細(xì)分選的目的。
　　2.針對粉煤灰磁珠礦物組分含有鋁硅酸鹽礦物的特點(diǎn)，采用NaOH水溶液堿改性粉煤灰磁珠，增加磁珠的比表面積，成功制備多孔磁珠吸附劑。為優(yōu)化磁珠吸附劑的制備工藝，考慮工藝中磁珠的磁選強(qiáng)度、堿液濃度、攪拌速度等因素設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，以期尋求最佳制備條件;并對最佳制備條件下制備的磁珠吸附劑的微觀形貌、物相組成、鐵磁性能、銅離子吸附性能進(jìn)行研究。其中正交試驗(yàn)結(jié)果表明，最佳磁珠制備條件為粉煤

4、灰磁珠分選磁場強(qiáng)度為300mT、改性堿液濃度為3mol/L、攪拌速度200r/min;而材料性能表征結(jié)果顯示，粉煤灰磁珠吸附劑具有多孔結(jié)構(gòu)，具備鐵磁性材料典型的磁滯回線，銅離子吸附量約14.58mg/g。
　　3.為提高粉煤灰磁珠對重金屬離子吸附性能，選取天然高分子材料殼聚糖為重金屬離子復(fù)合材料吸附劑，粉煤灰磁珠為磁核，采用凝固凝結(jié)法與反相懸浮法制備出兩種不同的殼聚糖-粉煤灰磁珠復(fù)合材料吸附劑，并對兩種復(fù)合吸附劑采用SEM、XRD

5、、VSM、IR、UV-vis分光光度計(jì)等材料分析手段進(jìn)行材料性能的表征。表征結(jié)果表明:凝固凝結(jié)法制備的殼聚糖-磁珠復(fù)合材料是一種粒徑均勻且表面具有-NH2、-OH官能團(tuán)的微球顆粒;其主要物相組成有鎂鐵礦、磁鐵礦、石英、殼聚糖;吸附劑具有鐵磁性材料典型的磁滯回線;銅離子吸附量約27.98mg/g。而反相懸浮法制備的殼聚糖-磁珠復(fù)合材料吸附劑具有磁珠-殼聚糖的核-殼結(jié)構(gòu)，顆粒表面具有-NH2、-OH官能團(tuán);其主要礦物相為鎂鐵礦、磁鐵礦、石英