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化工进展 2024年第9期43卷 5290-5301页

作者：张政刘琳李子晨王梦琦黄春燕葛圆圆广西大学化学化工学院广西石化资源加工及过程强化技术重点实验室广西南宁530004

传统的芬顿反应因在废水处理过程中会产生大量富含金属污泥而应用受限。本研究采用悬浮固化法得到了一种低成本、易回收、绿色的多孔地质聚合物微球(GM),将其作为载体通过浸渍法制备了载铜地质聚合物微球(Cu-GM),作为类芬顿反应催化剂,... 详细信息

传统的芬顿反应因在废水处理过程中会产生大量富含金属污泥而应用受限。本研究采用悬浮固化法得到了一种低成本、易回收、绿色的多孔地质聚合物微球(GM),将其作为载体通过浸渍法制备了载铜地质聚合物微球(Cu-GM),作为类芬顿反应催化剂,催化H_(2)O_(2)降解水中的双酚S(BPS)。SEM、XRD、BET和XPS等一系列表征结果表明,Cu^(+/2+)被稳定固定在GM表面。进一步探究了Cu-GM用量、H_(2)O_(2)用量、BPS浓度和溶液初始p H对催化降解的影响。结果表明,在优化条件下,Cu-GM在480min内对BPS的去除率可达99.3%,催化降解过程符合一级反应动力学。通过自由基淬灭实验发现,在催化降解过程中·OH和^(1)O_(2)是主要活性物质。循环实验表明Cu-GM具有良好的重复利用性,在去除水中有机污染物方面有着极大的应用潜力。

关键词：地质聚合物微球铜基类芬顿双酚S 催化降解降解机理

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悬浮分散固化法制备地质聚合物微球的研究

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化工新型材料 2021年第3期49卷 77-82,89页

作者：薛国辉苏俏俏贺艳葛圆圆崔学民广西大学化学化工学院广西石化资源加工与过程强化技术重点实验室南宁530004

采用悬浮分散固化法,将矿渣、硅酸钠溶液和水制成的地质聚合物浆料滴入温度恒定的二甲基硅油中,分散固化制备地质聚合物微球。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、超高速智能粒度分析仪对地质聚合物微球进行分析表征,研究... 详细信息

采用悬浮分散固化法,将矿渣、硅酸钠溶液和水制成的地质聚合物浆料滴入温度恒定的二甲基硅油中,分散固化制备地质聚合物微球。通过X射线粉末衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、超高速智能粒度分析仪对地质聚合物微球进行分析表征,研究了二甲基硅油温度、分散机转速及二甲基硅油黏度对地质聚合物微球粒径和球形度的影响。结果表明,当保持硅油温度为50℃,直径小于150μm的微球含量最高。当分散机的转速为5000r/min时,1.0~10.0μm微球含量达到19.40%,10.0~30.8μm微球含量达到36.17%。当二甲基硅油黏度为1000mm^(2)/s时,1.0~30.8μm微球含量达到48.19%。由XRD分析可知,制备的地质聚合物微球并没有改变矿渣的晶体结构,说明煅烧去除了微球表面和孔道中残留的二甲基硅油。从BET分析可知,微球具有较高的比表面积和介孔结构,为催化剂载体、吸附剂、水污染处理等方面的应用提供了活性位点,更有利于离子的扩散,具有很广泛的应用前景。

关键词：地质聚合物地质聚合物微球悬浮分散固化法二甲基硅油

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铜渣基地质聚合物微球的制备及其对重金属Cr（Ⅵ）吸附性能研究

铜渣基地质聚合物微球的制备及其对重金属Cr（Ⅵ）吸附性能研究

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作者：韦宇昆明理工大学

学位级别：硕士

铜是现代经济发展的基础工业原料之一。据估计,每产出1 t的铜会产生大约2～3 t铜渣,我国铜渣年排放量超1600万吨,累计堆存量超5000万吨。铜渣大量堆存不仅浪费土地资源,且所含重金属离子还会对环境造成严重污染。关于重金属有效治理,吸... 详细信息

铜是现代经济发展的基础工业原料之一。据估计,每产出1 t的铜会产生大约2～3 t铜渣,我国铜渣年排放量超1600万吨,累计堆存量超5000万吨。铜渣大量堆存不仅浪费土地资源,且所含重金属离子还会对环境造成严重污染。关于重金属有效治理,吸附法最为常用,具有高效、简便、成本低等优势,但传统吸附剂主要为粉状、块状,存在制备复杂、成本高、难以回收等问题。以工业废渣为原料制备形态可控的吸附剂为废水重金属去除提供新的研究思路,结合现行地质聚合物在重金属处理领域有着广泛的应用前景,其三维网络四面体骨架中Al带负电荷可有效去除重金属阳离子,对重金属阴离子去除领域研究鲜少。同时,铜渣含有大量的铁元素,而含铁矿物已被证实可以用来有效还原废水中的Cr(Ⅵ),且由于铜渣中铁氧化物的铁磁特性使其更容易被分离回收。基于此,本文提出利用富铁质铜冶炼废渣处理铬(Cr(Ⅵ))污染废水,并探究如何在吸附过程提高其再生率和吸附效率。在此基础上,采用机械分散悬浮固化法,在碱激发剂的作用下制备了粒径可控的铜渣基地质聚合物微球(CS-GMs),并探究了不同搅拌转速、成球温度、陈化时间对微球球形度和成球率以及对Cr(Ⅵ)吸附效率的影响。最终将其作为一种高效、低成本去除Cr(Ⅵ)的磁性吸附剂,同时考察了不同吸附条件下CS-GMs对Cr(Ⅵ)去除性能的影响,解决了吸附过程中吸附剂难以回收再利用的问题。并通过了XRD、VSM、SEM/EDS、FT-IR、BET、XPS、OM等系列表征方法分析了其物相组成和微观相貌以及吸附机理。得到结论如下:(1)由碱激发剂激发铜渣活性并采用机械分散悬浮固化法制备CS-GMs,通过探讨搅拌转速、成球温度、陈化时间,以成球率、球形度、比表面积以及对Cr(Ⅵ)的吸附率为指标,确定了成球最佳工艺条件为:机械搅拌转速900 rpm;成球温度80℃;陈化时间1 h。并通过探究CS-GMs的热力学性能确定了制备过程需要陈化的必要性,以及对重金属阳离子进行试探性吸附确定了对重金属阴离子进行吸附研究的意义。最后,对CS-GMs的毒性浸出特性和安全性进行分析,研究可知,CS-GMs中Cu、Fe、Zn、As、Pb具有较低的浸出率和浸出浓度,符合危险固体废物毒性浸出标准,具有优异的水稳定性。(2)通过CS-GMs对Cr(Ⅵ)的吸附实验研究发现:随着吸附剂投加量的增加,Cr(Ⅵ)吸附率继续提高,而吸附容量却在减少,最后确定吸附剂投加量为4 g/L。溶液初始pH值对整个吸附过程影响较大,研究发现在强酸性条件下,吸附效果最佳,当pH值为1的时候,Cr(Ⅵ)吸附率高达99.9%。通过对吸附温度的探究表明,其温度升高有利于进一步提高Cr(Ⅵ)的吸附效率,但结合经济成本和收益等情况,确定CS-GMs最佳吸附温度为25℃。(3)对Cr(Ⅵ)吸附整个过程进行了动力学和热力学分析研究表明,CS-GMs吸附Cr(Ⅵ)过程中拟一级动力学方程和拟二级动力学方程均拟合较好,表明物理吸附和化学吸附共同作用。吸附过程热力学研究表明,其过程为自发吸热反应。同时,吸附等温线模型拟合表明,吸附等温线模型适合Langmuir等温吸附模型。CS-GMs对Cr(Ⅵ)的最大理论吸附容量为32.8 mg/g。(4)对CS-GMs吸附Cr(Ⅵ)过程进行吸附机理分析表明,CS-GMs通过静电作用将Cr(Ⅵ)吸附至微球表面和孔道,随即Cr(Ⅵ)被部分还原为Cr(Ⅲ),最后通过络合作用被固定在材料表面和孔隙内部。

关键词：铜渣地质聚合物微球 Cr(Ⅵ) 吸附再生性机理

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