论文部分内容阅读
锰氧化物具有零点电荷低、负电荷量高、比表面积大、表面活性强等特点,可以作为吸附剂、氧化剂和接触催化剂等,直接对被吸附的物质进行氧化反应或者对氧化还原反应起催化作用。本研究针对不同类型和结构的锰氧化物的性能,通过人工方法合成了三种不同的锰氧化物(SMO)[1],研究了SMO去除水中的Mn2+和苯酚的效果。1、采用人工方法制备三种锰氧化物(SMO),酸性锰氧化物表面呈有金属光泽的黑褐色,碱性锰氧化物表面呈有金属光泽的黑色,氧化性锰氧化物表面呈红褐色。扫描电镜检测显示酸性锰氧化物的表面是球状,整体呈立体多孔层状;碱性锰氧化物表面是片层状,整体呈立体多孔层状;氧化性锰氧化物表面是絮状,呈层状堆积。XRD检测表明,三种锰氧化物没有形成结晶状态良好的晶体,呈无定形态。合成锰氧化物SMO表面含有大量—OH基。参照Murray[2]的碱式滴定法测定酸性锰氧化物、碱性锰氧化物、氧化性锰氧化物的电荷零点pHpzc分别为1.85、2.93、2.05。2、Langmuir吸附等温式能较好的描述锰氧化物(SMO)对Mn2+的吸附,说明该吸附是单分子层吸附;三种SMO对锰离子的饱和吸附能力近似相同。表明SMO的最大吸附能力与锰氧化物的形态和合成方式无关。三种SMO对Mn2+的吸附动力学可以用Lagergren准二级动力学方程来描述,说明该吸附过程受扩散步骤控制,属于化学吸附反应过程;经回归处理得出酸性锰氧化物、碱性锰氧化物、氧化锰氧化物的平衡吸附量分别为86.96mg/g、79.37mg/g、90.91mg/g。3、对于体积为100mL、初始浓度为10mg/L的锰溶液,要达到最大去除效果,酸性锰氧化物的最适合投加量为10mg,碱性性锰氧化物的最适合投加为15mg,氧化性锰氧化物的最适合投加量为10mg;提高pH有利于SMO对Mn2+的吸附;Fe2+对SMO吸附Mn2+存在干扰:当Fe2+由0增加到到15mg/L,酸性锰氧化物、碱性锰氧化物和氧化性锰氧化物锰对锰的吸附量大幅度的降低。4、SMO在有氧条件下,对水中Mn2+的吸附量大于无氧条件(实验中充氮气条件),说明SMO对吸附的锰离子有一定的催化氧化作用,提高溶液的pH能促进三种锰氧化物对Mn2+的氧化效率。5、SMO对苯酚的去除同时伴有Mn2+的释放,即表示SMO能以氧化的形式去除水中的苯酚。SMO氧化苯酚的能力顺序为:氧化性锰氧化物>酸性锰氧化物>碱性锰氧化物。SMO对苯酚的的氧化能力随着pH的升高而降低,同时随SMO投加量的增加而上升。SMO对水中苯酚的氧化量随初始苯酚浓度的增加而增加。SMO对苯酚的氧化受共存金属离子的影响,影响的程度为:Na+<Ca2+≈Mg2+<Zn2+≈Cu2+<Ba2+≈Pb2+<Mn2+。当Na+、Ca2+、Cu2+三种离子共存时,[Na+]:400mg/L,[Ca2+]:360mg/L,[Cu2+]:2mg/L的条件下,对SMO氧化苯酚的抑制作用最强。