鎂鋁水滑石基復(fù)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(biāo)，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。目前用于處理水中Cr(Ⅵ)、磷酸鹽的技術(shù)主要有化學(xué)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(jiǎn)單、處理效率高、無(wú)二次污染、吸附劑可循環(huán)利用等，受到越來(lái)越多的關(guān)注。本研究采用共沉淀法制備了復(fù)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(shí)際應(yīng)用提供理

2、論依據(jù)。
　　通過(guò)SEM、BET、TG-DAT、XRD、FTIR、XPS等測(cè)試方法對(duì)吸附劑進(jìn)行表征，結(jié)果表明：高嶺土/MgAl-LDH和CoFe2O4/MgAl-LDH的復(fù)合過(guò)程均為物理過(guò)程，不涉及化學(xué)反應(yīng)。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(xué)特性穩(wěn)定，而復(fù)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(guò)程中均出現(xiàn)不同程度的質(zhì)量損失。
　　通過(guò)小試搖床試驗(yàn)系統(tǒng)地考察了兩種復(fù)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(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)，此外對(duì)吸附劑的再生性能、吸附機(jī)理進(jìn)行了探討。結(jié)果表明：與高嶺土、CoFe2O4相比

4、，復(fù)合吸附劑高嶺土/MgAl-LDH和CoFe2O4/MgAl-LDH對(duì)Cr(VI)、磷酸鹽的去除率明顯增大。溶液pH值對(duì)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(nèi)時(shí)，吸附劑對(duì)Cr(VI)、磷酸鹽的去除率均維持在90％以上。吸附動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)研究表明：高嶺土/MgAl-LDH對(duì)Cr(VI)、磷酸鹽的吸附數(shù)據(jù)可用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Langmuir吸附等溫模型擬合，吸附以化學(xué)吸附為主，是自發(fā)

5、的放熱反應(yīng)過(guò)程，低溫有利于吸附劑對(duì)水中Cr(VI)、磷酸鹽的去除。當(dāng)溫度為298K時(shí)，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(duì)吸附劑CoFe2O4/MgAl-LDH除Cr(VI)、磷酸鹽的影響較大，強(qiáng)酸性條件下的去除效果最佳，去除率可達(dá)95%以上，而中性和堿性條件下的去除效果不理想。吸附動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)研究表明：CoFe2O4/MgAl-LDH對(duì)Cr(VI)、磷酸鹽的吸

6、附數(shù)據(jù)可用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型、Langmuir吸附等溫模型擬合，吸附以化學(xué)吸附為主。CoFe2O4/MgAl-LDH對(duì)Cr(VI)的吸附為自發(fā)的放熱反應(yīng)過(guò)程，當(dāng)溫度為283K時(shí)，Cr(VI)的最大吸附量為64.46mg/g。CoFe2O4/MgAl-LDH對(duì)磷酸鹽的吸附為自發(fā)的吸熱反應(yīng)過(guò)程，當(dāng)溫度為333K時(shí)，磷酸鹽的最大吸附量為105.37mg/g。
　　吸附機(jī)理研究表明：高嶺土/MgAl-LDH主要通過(guò)表面絡(luò)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(guò)正負(fù)電荷間的靜電力（或庫(kù)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(jìn)行絡(luò)合，參與吸附過(guò)程；另一方面，吸附劑表面或?qū)娱g的NO3-通過(guò)與溶液中的鉻酸根、磷酸根離子進(jìn)行離子交換，從而達(dá)到去除Cr(VI)、磷酸鹽的目的。CoFe2O4/MgAl-LDH主要通過(guò)表面絡(luò)合作用進(jìn)行Cr(VI)、磷酸鹽的吸附。
　　與文獻(xiàn)報(bào)道的活性炭、吸附樹(shù)脂、