介孔多晶型FeOOH和樹脂負(fù)載FeOOH去除Cr(Ⅵ)廢水的效能和機(jī)理研究.pdf

1、六價(jià)鉻(Cr(Ⅵ))是一種常見的劇毒重金屬污染物，嚴(yán)重影響人類健康，因此，去除廢水中的Cr(Ⅵ)已成當(dāng)務(wù)之急。廣泛存在于土壤、水體沉積物等環(huán)境介質(zhì)中的羥基氧化鐵(FeOOH)，通常以不同晶型的形式存在，包括針鐵礦(α-FeOOH)、四方纖鐵礦(β-FeOOH)、纖鐵礦（γ-FeOOH）和六方纖鐵礦(δ-FeOOH)。FeOOH因具有穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)和較高的比表面積，對重金屬離子具有較好的吸附容量，可以直接用作環(huán)境友好的含Cr(Ⅵ)廢水處理

2、劑。本文采用不同方法制備出不同晶型的FeOOH并對其進(jìn)行表征，在此基礎(chǔ)上比較了它們?nèi)コ鼵r(Ⅵ)廢水的效果，重點(diǎn)討論了溶液pH對Cr(Ⅵ)去除效率的影響。此外，本文還以離子交換樹脂為載體，將FeOOH負(fù)載在樹脂表面，形成樹脂負(fù)載羥基氧化鐵(R-FeOOH)，然后將R-FeOOH應(yīng)用于含Cr(Ⅵ)廢水的處理中，確定最佳實(shí)驗(yàn)條件，并探討了R-FeOOH去除Cr(Ⅵ)的作用機(jī)理。本文的主要工作內(nèi)容和結(jié)果如下:
　　(1)成功制備出四種不

3、同晶型的FeOOH，分別為α-FeOOH、β-FeOOH、γ-FeOOH和δ-FeOOH。BET分析結(jié)果表明它們均屬于介孔材料，其比表面積按照γ-FeOOH＞δ-FeOOH＞α-FeOOH＞β-FeOOH的順序依次降低。α-FeOOH、γ-FeOOH和δ-FeOOH的pHpzc分別為3.6、7.1和8.0，而β-FeOOH的表面電荷在測量范圍內(nèi)均為負(fù)值，無法得出其pHpzc值。
　　通過對四種不同晶型FeOOH對Cr(Ⅵ)去除率的

4、對比研究可知，反應(yīng)120min后，α-FeOOH、γ-FeOOH和δ-FeOOH對Cr(Ⅵ)的最佳去除效率分別為94.5％、100％和84.6％;而β-FeOOH因比表面積較低，其最佳Cr(Ⅵ)去除效率為52.0％。此外，在研究的pH條件下(pH3.0-9.0)，α-FeOOH對Cr(Ⅵ)的去除率均超過了85.0％。δ-FeOOH具有鐵磁性，反應(yīng)結(jié)束后可使用磁鐵進(jìn)行有效分離。
　　通過XPS對反應(yīng)前后的FeOOH的表征和分析，Cr

5、(Ⅵ)反應(yīng)前后無價(jià)態(tài)的變化，表明FeOOH對Cr(Ⅵ)的去除是一個吸附過程。此吸附過程是由靜電吸引（物理吸附）與配體交換（化學(xué)吸附）共同作用的，同時，F(xiàn)eOOH帶正電荷的表面官能團(tuán)—OH2+與溶液中帶負(fù)電荷的Cr(Ⅵ)含氧陰離子之間存在的靜電吸引還可以促進(jìn)Cr(Ⅵ)離子與羥基基團(tuán)的配體交換作用。
　　(2)將樹脂作為載體，通過交換到樹脂表面的Fe3+離子的水解作用，將FeOOH負(fù)載在Amberlite IR120離子交換樹脂的表面

6、，得到R-FeOOH。制備出的R-FeOOH能夠有效的去除廢水中的Cr(Ⅵ)，且反應(yīng)后的R-FeOOH易于實(shí)現(xiàn)固液分離。
　　考察了制備R-FeOOH的影響因素及對Cr(Ⅵ)去除的影響因素，包括Fe3+的濃度、H2O2的濃度、R-FeOOH投加量、初始pH、初始Cr(Ⅵ)濃度等因素對Cr(Ⅵ)去除率的影響。結(jié)果表明:R-FeOOH的pH應(yīng)用范圍比較廣，Cr(Ⅵ)初始濃度為20.0mg/L，R-FeOOH投加量為15.0g/L時，在