高鐵酸鉀及錳鉀礦型化合物的合成、表征及在水處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、研究經(jīng)濟、低耗、效率高的污水處理技術(shù)和藥劑在環(huán)境治理方面具有重要意 義。高級氧化技術(shù)(Advanced oxidation Processes,AOPs)作為進近10年來迅速發(fā)展 的新技術(shù)，因其適用范圍廣，氧化處理迅速徹底等特點而被廣泛應(yīng)用于有機廢水， 尤其是對生物有較大毒性或難生化降解的治理。 本文研究了新型多功能水處理劑—高鐵酸鉀(K2FeO4)以及高效吸附材料— 錳鉀礦型化合物的合成制備工藝，同時采用多種先進分析技術(shù)對其

2、化學、物理及 環(huán)境等屬性進行了表征。對高鐵酸鉀化學氧化去除難降解有機污染物，如氯酚、 苯胺、硫脲、喹啉等的效能及可能的機理進行了研究；對不同條件下合成的錳鉀 礦型化合物對重金屬鉛離子的吸附進行了研究，并對吸附反應(yīng)機理進行了初步探 討。 以次氯酸鹽氧化法為基礎(chǔ)，研究了高鐵酸鉀的實驗室制備工藝，得到了大顆 粒的K2FeO4結(jié)晶，并明顯縮短了沉降、過濾和洗滌所需時間，簡化了純化步驟， 同時選用環(huán)境友好溶劑替代了傳統(tǒng)工藝中有毒有害

3、的有機溶劑，為實現(xiàn)K2FeO4 的工業(yè)化生產(chǎn)提供了有價值的參考。并以UV-VIS、IR和XRD等手段對其進行 了表征。 研究了H+、自身濃度、ClO-及其他共存離子對于其在水溶液中的穩(wěn)定性的 影響，結(jié)果表明高鐵酸鹽水溶液的穩(wěn)定性受體系pH的影響極大，當pH小于8 時，高鐵離子Fe(Ⅵ)不能穩(wěn)定存在，迅速分解為Fe(Ⅲ)，發(fā)現(xiàn)少量次氯酸鹽的存 在可以增加高鐵酸鉀的穩(wěn)定性。 K2FeO4具有極強的氧化能力，在氧化降解有機污染物

4、方面有著廣闊的應(yīng)用 前景。本文進一步研究了高鐵酸鉀對苯酚、氯酚、苯胺、硫脲及喹啉等有機污染 物的氧化降解，并借助UV-VIS、HPLC和GC-MS等手段對有機物降解的過程及 產(chǎn)物進行分析，提出了各自的氧化降解途徑。 本文利用快速沉淀法和慢速沉淀法合成了錳鉀礦型化合物，表征結(jié)果表明： 它們在組成、比表面積、孔徑和表面形貌等方面存在著較大的差異?？焖俪恋砗?成產(chǎn)物為錳鉀礦的一相體系，而慢速沉淀合成產(chǎn)物是錳鉀礦和二氧化錳的兩相體

5、 系。兩者的比表面積分別為114.6 m2·g-1和68.0 m2·g-1；孔徑也有所不同，分 別為22.7nm和19.7nm。 研究了人工合成錳鉀礦在不同條件下，對水溶液中鉛離子吸附能力的影響， 并對吸附反應(yīng)機理進行了初步探討。實驗結(jié)果表明：合成錳鉀礦在較高溫度，中 性pH值，低粒徑的條件下對鉛離子具有較強的吸附作用。當鉛離子濃度小于 300mg/L時，吸附等溫線符合Langmuir吸附模型，最大理論吸附量為 126.58

6、mg/g。當鉛離子濃度不大于50mg/L，pH=5～7，合成錳鉀礦投加量為2g/L 時，鉛的去除率達到95％以上。通過對酸性條件下Pb(Ⅱ)合成錳鉀礦表面解吸動 力學的研究，發(fā)現(xiàn)解吸反應(yīng)與吸附反應(yīng)動力學相似，也是一個二階段的過程，即 初始的快速解吸之后伴隨著一個緩慢的釋放過程。在快速解吸階段，30min內(nèi)解 吸量即已達到50％。吸附鉛沒有完全解吸，有近48％殘留在錳鉀礦表面，即解 吸和吸附過程不是完全可逆的。解吸過程可以用一級