论文部分内容阅读
本文从废弃稀土抛光粉的资源化利用以及高效除砷吸附材料开发与应用的角度出发,探讨了废弃稀土抛光粉的改性方法以及纳米级水合氧化铈的制备方法,系统地研究了稀土铈基吸附材料(Ce-La,Nano-HCO)对水中的As(III)和As(V)的吸附性能,确定了最佳的吸附条件,并进一步揭示了反应机理。
研究结果表明:(1)采用硫酸-加热-碱中和-沉淀方法可以有效地将废弃稀土抛光粉改性制备出具有良好除砷性能的新型吸附材料Ce-La,其对As(III)和As(V)的吸附容量同原材料相比分别提高了近60和25倍;在常规的化学沉淀方法中导入超声波分散处理法制备环节可以制备出纳米级水合氧化铈Nano-HCO;(2)Ce-La吸附材料在pH8左右时对As(III)的吸附性能最佳,而在酸性偏中性时对As(V)的吸附容量最高;(3)Ce-La吸附剂可以在较高浓度的常见共存组分(PO43-离子除外)共存下使用,并能保持较高的砷去除率;Ce-La对As(III)的吸附行为以Freundlich等温吸附方式为主,而对As(V)的吸附行为则以Langmuir方式为主;(4)在不同pH下Nano-HCO吸附As(III)的最大平衡饱和吸附容量同非纳米级HCO吸附剂相比均有大幅度提高,在pH4~10范围内对As(III)的吸附效果很稳定;反应开始阶段的吸附速率非常快,随着时间的延长逐渐达到平衡;Nano-HCO吸附砷的行为可很好地采用Langmuir吸附等温式进行拟合;(5)采用FTIR和电位滴定法进行的分析结果说明可以推断稀土铈基吸附材料对含氧砷酸根的吸附过程中,材料表面的-OH基团起了主要作用,吸附反应过程中伴有砷离子与羟基在吸附材料表面上的相互交换取代,说明表面络合和离子交换作用协同发生,反应过程以化学吸附为主。