氢氧化镁改性沸石对水体中甲基橙、亮绿和镉离子的吸附研究

作     者：高帅鹏 

作者单位：郑州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邹卫华;李红萍

授予年度：2013年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：氢氧化镁 改性沸石 甲基橙 亮绿 镉 吸附 竞争吸附 

摘      要：天然沸石是一种常见的、廉价的污水处理材料,但是天然沸石往往含有杂质,制约了其吸附性能和离子交换能力。氢氧化镁是一种新型的污水处理材料,活性大、吸附能力强,但是由于其是粉末状,很难从水溶液中分离,制约其在废水处理中的应用。本文以氢氧化镁负载改性沸石的方法,制得复合材料改性沸石（MHMZ）.该复合材料既有一般吸附材料的截留能力能够去除水溶液中的悬浮物,又能提高对水溶液中污染物的去除效果,且改性沸石为颗粒状,极易与水体分离。 采用X射线荧光（XRF）、红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）. X射线粉末衍射（XRD）和扫描电镜原子能谱（SEM-EDS）的方法对改性前后的沸石进行了表征分析,采用静态吸附实验,研究了MHMZ对甲基橙（MO）、亮绿（LG）和镉离子（Cd2+）的单组分吸附行为,MO和Cd2+的双组分吸附行为及MO、LG和Cd2+的三组分吸附行为。 MHMZ对MO、LG和Cd2+的单组分吸附体系,主要研究了吸附时间、pH值、吸附剂用量、盐离子浓度、温度及不同初始浓度等因素对吸附的影响。研究结果表明,改性后的沸石（MHMZ）的吸附能力显著提高,在298K时对MO、LG和Cd2+的最佳吸附时间分别为2h、5h和5h,最大吸附量分别为0.3016、0.1021和0.2745mmol·g-1,盐离子的存在会抑制MHMZ对三者的吸附。在298K下,研究了MHMZ对MO和Cd2+的双组分体系的吸附行为和对***和Cd2+的三组分的吸附行为。研究结果表明,MHMZ对MO和LG的吸附作用属于分子间作用力,而对Cd2+的吸附主要是离子交换吸附。MHMZ对双组分体系中MO和Cd2+的吸附过程存在吸附量增大的协同作用。MHMZ对三组分体系中MO、LG和Cd2+的吸附过程既有MO与Cd2+以及LG与Cd2+之间的协同作用,又有MO和LG之间的竞争吸附行为。解吸再生实验表明,0.1mmol·L-1的NaOH对Cd2+的解析效果最好,微波辐射法对LG有良好的解析效果,对MO的解析效果不明显。 对于单组分体系,MHMZ对MO、LG和Cd2+平衡吸附行为均可以用Langmuir、Temkin以及Koble-Corrigan等等温吸附方程来描述,除此之外,MHMZ对Cd2+的吸附行为还可以用Redlich-Peterson方程来描述。对于MHMZ对MO和Cd2+的双组分体及MO、LG和Cd2+的三组分体系的吸附行为,均可以用Langmuir、Temkin方程描述。热力学分析表明,MHMZ对MO的吸附过程为放热过程,而对LG和Cd2+的吸附过程均为吸热反应。 吸附动力学研究表明,MHMZ对MO、LG和Cd2+的单组分吸附符合准一级动力学方程和Elovich方程;MHMZ对MO和Cd2+的双组分体系的吸附符合准二级动力学方程和Elovich方程;对MO、LG和Cd2+的三组分体系的吸附行为可以用准一级动力学方程和Elovich方程描述。通过粒子内扩散方程拟合结果表明,膜扩散均不是唯一的速率控制步骤。