碳基復(fù)合材料的制備及其對廢水中重金屬離子和有機(jī)染料吸附性能的研究.pdf

1、二十世紀(jì)八十年代以來，隨著我國改革開放步伐的加快，工業(yè)、農(nóng)業(yè)和科技業(yè)等各個領(lǐng)域都取得了較大的進(jìn)步。尤其是工業(yè)水平的發(fā)展，它在提高我國經(jīng)濟(jì)水平的同時造成了環(huán)境各個方面的日益污染，比如工業(yè)廢水的隨意排放，其中含有的重金屬離子和有機(jī)染料可以間接地通過別的途徑危害人類的身體健康。重金屬離子Cr(Ⅵ)具有非常強(qiáng)的毒性，可以致癌致畸形致突變，已經(jīng)被列為危害人體最大的八種化學(xué)物質(zhì)之一;有機(jī)染料羅丹明B(RhB)和亞甲基藍(lán)(MB)具有的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，使得被

2、其污染的工業(yè)廢水難以進(jìn)行徹底的脫色處理。因此，選擇合適的方法治理工業(yè)廢水中的污染物，對于保證人類的身體健康具有重大的意義。由于吸附法具有設(shè)備簡單、適用范圍廣、處理效果好、吸附劑可再生使用和一般不會產(chǎn)生二次污染的優(yōu)點，本論文通過制備具有吸附性能的碳基復(fù)合材料，將其用于對工業(yè)廢水中的重金屬離子Cr(Ⅵ)、有機(jī)染料羅丹明B(RhB)和亞甲基藍(lán)(MB）的吸附性能研究。主要的研究成果如下:
　　1.以鹽酸浸泡鍋爐房的廢棄煤渣即改性煤渣為前驅(qū)

3、體，采用溶劑熱法制備了磁性四氧化三鐵(Fe3O4)/改性煤渣復(fù)合材料，運用掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線粉末衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜儀(XPS)、傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)和物理吸附儀(BET)的表征手段對復(fù)合材料進(jìn)行表征測試。以此材料為Cr(Ⅵ)離子的吸附劑，考察吸附劑用量、時間、Cr(Ⅵ)離子溶液的初始pH值和初始濃度因素對材料吸附性能的影響。結(jié)果表明，此吸附反應(yīng)在1.5 g的吸附劑用量，60 min的吸附時間和初始

4、pH值為3.00的Cr(Ⅵ)離子溶液的條件下，其吸附效果最好。動力學(xué)分析可知，磁性Fe3O4/改性煤渣對Cr(Ⅵ)離子溶液的吸附符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，連續(xù)進(jìn)行五次吸附/再生循環(huán)后，材料的吸附率均在90％以上，表明Fe3O4/改性煤渣具有較好的循環(huán)可再生性，而四氧化三鐵本身具有的磁性可用于廢水處理過程的快速分離。
　　2.以原性蒙脫土為前驅(qū)體，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑，葡萄糖為碳源，采用溶劑熱法制備了蒙脫土/碳球

5、復(fù)合材料，運用SEM、XRD、XPS、FT-IR和BET的表征手段對復(fù)合材料進(jìn)行表征測試。把該復(fù)合材料作為對羅丹明B(RhB)的吸附劑，探究該吸附劑材料的用量、吸附時間、RhB溶液的初始pH值和初始濃度以及吸附溫度等因素對其吸附性能的影響。其結(jié)果表明，吸附溫度是45℃，反應(yīng)吸附劑用量0.3 g，吸附時間為15 min，溶液初始pH值為5.00的RhB溶液的條件下，其吸附效果最好。動力學(xué)模擬分析可知，蒙脫土/碳球?qū)hB的吸附符合準(zhǔn)二級動

6、力學(xué)方程。蒙脫土/碳球?qū)hB的吸附符合Langmuir等溫吸附模型。吸附熱力學(xué)參數(shù)表明蒙脫土/碳球?qū)hB的吸附是自發(fā)的、吸熱的物理吸附反應(yīng)。對吸附劑循環(huán)穩(wěn)定性測試結(jié)果表明，該吸附劑連續(xù)進(jìn)行五次吸附/再生循環(huán)后，材料對于RhB的吸附率均在90％左右。表明蒙脫土/碳球具有較好的吸附循環(huán)可再生性。
　　3.以葡萄糖為碳源，可溶性無機(jī)鹽氯化鈉為模板，在500℃的高溫下煅燒制備成多孔碳材料，運用SEM、XRD、XPS、FT-IR和BET

7、的表征手段對其進(jìn)行表征測試。以葡萄糖作為碳源高溫碳化所制備的多孔碳材料對亞甲基藍(lán)(MB)進(jìn)行吸附實驗。通過研究該材料的用量、吸附時間、MB溶液的初始濃度和初始pH值以及溫度等因素對該吸附實驗的影響。其結(jié)果表明，此吸附反應(yīng)在0.0075 g的吸附劑用量，2 min的吸附時間，pH值為6.00的MB溶液和吸附溫度是25℃的條件下，其吸附效果最好。動力學(xué)分析可知，多孔碳對MR的吸附符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程。多孔碳對MB的吸附符合Langmuir等