離子液體功能吸附劑的制備及吸附除砷研究.pdf

1、含砷廢水對水體和土壤造成嚴(yán)重污染，并最終通過食物鏈或地面水、地下水進入人體而危害人體健康。因此，廢水中砷的脫除是一個長期且必須關(guān)注的問題。研發(fā)經(jīng)濟、高效的脫砷材料和脫砷方法，具有重大的社會、經(jīng)濟和環(huán)境意義。吸附法除砷簡單易行，受到了研究者的廣泛關(guān)注。介孔材料SBA-15孔道結(jié)構(gòu)規(guī)則、水熱穩(wěn)定性較好，生物質(zhì)炭BC廉價易得，表面基團豐富，本論文主要以兩者為載體，通過化學(xué)接枝法在載體表面上構(gòu)建咪唑類離子液體，以此作為吸附劑用于處理模擬含砷廢水

2、的研究。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)將離子液體Si(MeO)3PMIMCl嫁接到用水熱方法合成的SBA-15上制得離子液體功能化吸附劑IL-SBA-15，采用靜態(tài)吸附試驗，以吸附劑對As(V)模擬廢水吸附平衡時的吸附率為指標(biāo)測定吸附劑對As(V)的吸附性能，并與其它幾種經(jīng)典吸附劑比較。結(jié)果表明，對As(V)的吸附性能順序為:IL-SBA-15＞BC-IL＞季銨鹽改性海泡石＞聚合氯化鋁改性海泡石＞Ca/SBA-15＞SBA-1

3、5。通過單因素實驗進一步考察了制備條件和吸附條件對IL-SBA-15吸附劑處理模擬含砷廢水的影響，在優(yōu)化的制備條件(TEOS∶ P123∶ HCl∶ H2O=1∶0.017∶5.88∶171、焙燒溫度550℃、焙燒時間6h、離子液體與SBA-15質(zhì)量比為7∶5、改性時間12h）和吸附條件（平衡時間12h;最佳pH值3.99;吸附溫度20℃）下，其吸附率可達81.71％。并研究了20℃條件下，1 mg/L As(V)模擬廢水中的吸附動力學(xué)

4、規(guī)律，得出此條件下的飽和吸附容量為0.2049 mg/g;吸附劑對As(V)吸附更符合擬一級動力學(xué)模型。通過TG-DTA、FT-IR等方法對IL-SBA-15進行了表征，證實了離子液體成功地嫁接到了SBA-15上，離子液體固載量為0.7663 mmol/g。
　　 (2)將離子液體Si(MeO)3PMIMCl固載到以竹粉為原料，使用硫酸炭化制備的生物質(zhì)炭上制得離子液體功能化生物質(zhì)炭吸附劑BC-IL。采用化學(xué)滴定法測定了BC上的-

5、COOH，-OH，-SO3H基團含量和BC-IL的Si含量和Cl含量，并通過TG-DTA、FT-IR等方法進行了表征，證實了離子液體成功地嫁接到了BC上，估算出生物質(zhì)炭材料上離子液體的固載量為0.4224 mmol/g，固載率為50.83％。采用靜態(tài)吸附法考察了BC-IL在不同吸附條件下的吸附性能。得出吸附平衡時間為8 h;最佳pH值為4.87;溫度對吸附率及吸附容量的影響較小，5℃時吸附效果最佳。研究了20℃條件下，1 mg/L As