鎂鋁水滑石基復合材料吸附去除水中鉻(Ⅵ)、磷酸鹽的研究.pdf

1、水中鉻(Ⅵ)、磷酸鹽的超標，會對生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生嚴重的危害。目前用于處理水中Cr(Ⅵ)、磷酸鹽的技術主要有化學沉淀法、離子交換法、電解法、生物法、吸附法等，其中吸附法以其成本低、操作管理簡單、處理效率高、無二次污染、吸附劑可循環(huán)利用等，受到越來越多的關注。本研究采用共沉淀法制備了復合吸附劑高嶺土/MgAl-LDH、CoFe2O4/MgAl-LDH，并用于水中Cr(Ⅵ)、磷酸鹽的去除，為兩種吸附劑今后在水污染控制方面的實際應用提供理

2、論依據(jù)。
　　通過SEM、BET、TG-DAT、XRD、FTIR、XPS等測試方法對吸附劑進行表征，結果表明：高嶺土/MgAl-LDH和CoFe2O4/MgAl-LDH的復合過程均為物理過程，不涉及化學反應。高嶺土/MgAl-LDH的比表面積、孔容分別為23.47m2/g、0.039 m3/g，分別是高嶺土的5倍、4倍，CoFe2O4/MgAl-LDH的比表面積、孔容分別為120.75m2/g、0.756m3/g，分別是CoFe2

3、O4的8倍、10倍。高嶺土和CoFe2O4的熱力學特性穩(wěn)定，而復合吸附劑高嶺土/MgAl-LDH和CoFe2O4/MgAl-LDH由于失去層間水、脫羥基和碳酸根等，在煅燒過程中均出現(xiàn)不同程度的質量損失。
　　通過小試搖床試驗系統(tǒng)地考察了兩種復合吸附劑在不同操作條件下吸附除Cr(VI)、磷酸鹽的效果，研究了吸附劑除Cr(VI)、磷酸鹽的動力學、熱力學，此外對吸附劑的再生性能、吸附機理進行了探討。結果表明：與高嶺土、CoFe2O4相比

4、，復合吸附劑高嶺土/MgAl-LDH和CoFe2O4/MgAl-LDH對Cr(VI)、磷酸鹽的去除率明顯增大。溶液pH值對吸附劑高嶺土/MgAl-LDH除Cr(VI)、磷酸鹽的影響較小，在pH=2.5~9.5范圍內時，吸附劑對Cr(VI)、磷酸鹽的去除率均維持在90％以上。吸附動力學、熱力學研究表明：高嶺土/MgAl-LDH對Cr(VI)、磷酸鹽的吸附數(shù)據(jù)可用準二級動力學模型、Langmuir吸附等溫模型擬合，吸附以化學吸附為主，是自發(fā)

5、的放熱反應過程，低溫有利于吸附劑對水中Cr(VI)、磷酸鹽的去除。當溫度為298K時，Cr(VI)的最大吸附量為15.86mg/g，磷酸鹽的最大吸附量為11.92mg/g。
　　溶液pH值對吸附劑CoFe2O4/MgAl-LDH除Cr(VI)、磷酸鹽的影響較大，強酸性條件下的去除效果最佳，去除率可達95%以上，而中性和堿性條件下的去除效果不理想。吸附動力學、熱力學研究表明：CoFe2O4/MgAl-LDH對Cr(VI)、磷酸鹽的吸

6、附數(shù)據(jù)可用準二級動力學模型、Langmuir吸附等溫模型擬合，吸附以化學吸附為主。CoFe2O4/MgAl-LDH對Cr(VI)的吸附為自發(fā)的放熱反應過程，當溫度為283K時，Cr(VI)的最大吸附量為64.46mg/g。CoFe2O4/MgAl-LDH對磷酸鹽的吸附為自發(fā)的吸熱反應過程，當溫度為333K時，磷酸鹽的最大吸附量為105.37mg/g。
　　吸附機理研究表明：高嶺土/MgAl-LDH主要通過表面絡合和離子交換兩種作用

7、去除水中的Cr(VI)、磷酸鹽。一方面，吸附劑表面的羥基（-OH）和NH4+通過正負電荷間的靜電力（或庫侖力）作用吸引溶液中Cr(VI)、磷酸鹽陰離子，而后在吸附劑表面進行絡合，參與吸附過程；另一方面，吸附劑表面或層間的NO3-通過與溶液中的鉻酸根、磷酸根離子進行離子交換，從而達到去除Cr(VI)、磷酸鹽的目的。CoFe2O4/MgAl-LDH主要通過表面絡合作用進行Cr(VI)、磷酸鹽的吸附。
　　與文獻報道的活性炭、吸附樹脂、