论文部分内容阅读
研究水体中重金属污染的去除方法,对改善生态环境和保障人民的身体健康,有着十分重要的意义。水滑石类材料在新型的吸附材料中,由于其独特的性质和高效的吸附能力受到了广泛的研究,但是研究的深度还需要加强,尤其是研究具有吸附选择性能的插层水滑石,能够大大提高其对重金属离子的吸附效率,并减少工艺处理成本。研究表明,多硫根可与重金属离子形成强共价键,但是其常见化合物极易溶于水,这限制了多硫化物在重金属废水处理中的应用。本论文利用水滑石类材料其层板阳离子和层间阴离子具有可调控性的特性,将金属阳离子Fe3+及阴离子五硫根S52-引入其结构中,以期解决多硫化物容易在空气中被氧化的问题并提高水滑石材料对重金属离子的选择吸附性能。主要研究内容与结果如下:(1)采用HMT水热反应法合成层间阴离子为CO32-的水滑石材料,通过离子交换制备得到MgAlFeS5-LDH吸附材料。制备的LDH吸附材料结晶度好,具有较好的规整性,LDH层间的阴离子通过试验成功实现了交换。(2)MgAlFeS5-LDH对重金属离子的吸附选择性顺序由小到大为:Zn2+,Co2+,Ni2+<Cr2+<Cu2+<Cd2+<Pb2+<<Ag2+,Hg2+。(3)MgAlFeS5-LDH对Ag+的吸附效果略优于Hg2+,饱和吸附量分别约为338mg/g和277mg/g;吸附剂对重金属溶液中Ag+和Hg2+的吸附能力均受到pH值的影响,对Ag+和Hg2+的吸附最适pH值为36和46;重金属离子Ag+和Hg2+的吸附过程可在很短时间内达到很高的吸附去除率,反应三小时后去除率几乎不变;重金属离子Ag+和Hg2+的吸附过程为吸热反应,在298K-318K温度范围内,温度的升高对吸附过程的速率提升程度不明显。(4)MgAlFeS5-LDH对Ag+和Hg2+的吸附反应符合Langmuir吸附等温线模型和拟二级动力学模型,相关系数R2>0.99。在试验温度内,热力学参数?G<0、?H>0和?S>0,对Ag+和Hg2+吸附的活化能Ea分别为29.76 kJ·mol-1和30.74 kJ·mol-1。