改性錳礦對(duì)重金屬離子吸附性能的研究.pdf

1、天然錳礦在我國(guó)礦藏豐富，是一種有開(kāi)發(fā)利用前景的環(huán)境礦物材料。本論文旨在通過(guò)化學(xué)改性，尋找提高天然錳礦自水中吸附重金屬離子能力的新方法，為處理含重金屬離子廢水提供新型吸附材料。 主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果包括： (1)基于酸浸溶解機(jī)制，提出了硫酸改性法。以Cu2+為模擬污染物，研究了改性用H2SO4濃度對(duì)Cu2+在改性前后錳礦上的吸附率-pH曲線的影響，并比較研究了硫酸法改性錳礦和天然錳礦的吸附性能及其影響因素。結(jié)果表明：在0～6

2、 mol/L范圍內(nèi)，隨H2SO4濃度的增大，吸附率-pH曲線向左移動(dòng)，pH50由5.4降低到3.2；與天然錳礦相比，pH5.5條件下，6mol/L H2SO4改性錳礦對(duì)Cu2+的吸附平衡時(shí)間由大于90min縮短為25min，飽和吸附量由13.43 mg/g增大到19.80 mg/g。 (2)基于酸浸與還原溶解機(jī)制，提出了水合肼改性法。研究了改性用H2SO4及N2H4·H2O濃度對(duì)Cu2+在改性前后錳礦上的吸附率-pH曲線的影響，

3、并比較研究了水合肼法改性錳礦和天然錳礦的吸附性能及其影響因素。結(jié)果表明：在0～1.5mol/L的范圍內(nèi)，隨N2H4·H2O濃度的增大，吸附率-pH曲線向左移動(dòng)，pH50由5.4降低到4.2；當(dāng)N2H4·H2O濃度固定在0.02mol/L時(shí)，在0～1.5mol/L的范圍內(nèi)，隨H2SO4濃度的增大，pH50由5.2降低到4.0；H2SO4濃度為1.5mol/L時(shí)，在0～0.06mol/L的范圍內(nèi)，隨N2H4·H2O濃度的增大，pH50由4.

4、2降低到3.3，說(shuō)明改性時(shí)H2SO4和N2H4·H2O濃度對(duì)改性效果具有協(xié)同作用。pH5.5條件下，1.5mol/L H2SO4、0.06mol/L N2H4·H2O改性錳礦對(duì)Cu2+的吸附平衡時(shí)間縮短為30min，飽和吸附量增大到20.28mg/g。 (3)同樣基于酸浸與還原溶解機(jī)制，提出了草酸改性法。研究了改性用H2SO4濃度及H2C2O4·2H2O用量對(duì)Cu2+在改性前后錳礦上的吸附率-pH曲線的影響，并比較研究了草酸法改

5、性錳礦和天然錳礦的吸附性能及其影響因素。結(jié)果表明：m(H2C2O4·2H2O):m(天然錳礦)為1:50時(shí)，在0～3mol/L范圍內(nèi)，隨H2SO4濃度的增大，吸附率-pH曲線向左移動(dòng)，pH50由5.3降低到3.2；H2SO4濃度為3mol/L時(shí)，m(H2C2O4·2H2O):m(天然錳礦)由0增大到1:20，pH50由3.7降低到2.6，說(shuō)明改性時(shí)H2SO4濃度和H2C2O4·2H2O用量對(duì)改性效果也具有協(xié)同作用。pH5.5條件下，3m

6、ol/LH2SO4、m:m=1:20的H2C2O4·2H2O改性錳礦在5min之內(nèi)對(duì)Cu2+的去除率達(dá)到100％，飽和吸附量增大到33.90mg/g。 (4)基于酸浸與絡(luò)合溶解機(jī)制，提出了檸檬酸改性法，研究了改性用H2SO4濃度及C6H8O7·H2O用量對(duì)Cu2+在改性前后錳礦上的吸附率-pH曲線的影響，并比較研究了檸檬酸法改性錳礦和天然錳礦的吸附性能及其影響因素。結(jié)果表明：m(C6H8O7·H2O)：m(天然錳礦)為1:20時(shí)

7、，在0～3mol/L范圍內(nèi)，隨H2SO4濃度的增大，吸附率-pH曲線向左移動(dòng)，pH50由5.2降低到2.6；H2SO4濃度為3mol/L，m(C6H8O7·2H2O):m(天然錳礦)分別為0、1:100、1:50和1:20時(shí)，pH50分別為3.8、3.0、2.5和2.6，說(shuō)明改性時(shí)H2SO4濃度和C6H8O7·H2O用量對(duì)改性效果同樣具有協(xié)同作用，且在一定濃度的H2SO4介質(zhì)中，可以找到適宜的C6H8O7·2H2O與天然錳礦的質(zhì)量比。p

8、H5.5條件下，3mol/L H2SO4、m:m=1:50的C6H8O7·H2O改性錳礦(SC)在5min之內(nèi)對(duì)Cu2+的去除率達(dá)到100％，飽和吸附量增大到35.97mg/g。 (5)采用XRD、FTIR和SEM等手段對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行了表征。結(jié)果表明：改性后錳礦的結(jié)構(gòu)及組成均未發(fā)生明顯變化，但粒度減小，尤其是草酸法和檸檬酸法改性后的錳礦顆粒多呈球狀分布。 (6)由以上研究結(jié)果可以看出，經(jīng)檸檬酸法改性處理后的錳礦(SC)，

9、pH50最低，飽和吸附量最高，因此論文詳細(xì)研究了其吸附性能。結(jié)果表明：體系pH是影響吸附的重要因素，吸附效果隨pH升高而提高；吸附Cu2+后的SC能方便地用稀硝酸進(jìn)行解吸再生，再生后的錳礦吸附能力基本不受影響；較天然錳礦而言，SC對(duì)Zn2+、Cd2+、Pb2+的吸附效果均有明顯提高，pH5.5條件下，吸附等溫線均符合Langmuir吸附方程式，飽和吸附量分別提高了2、1.7和5倍；吸附熱力學(xué)結(jié)果顯示，焓變值均為正值，吸附效果均隨溫度的升