手机知网 App
24小时专家级知识服务
打 开
手机知网|搜索

碳羟磷灰石的制备及对重金属离子的吸附研究

郑伟

   许多工业废水如金属冶炼和矿物开采过程中含有铬,铜,铅,锌,镍等重金属离子。这些废水中有可能含有较高浓度的重金属离子,这些重金属离子必须要从水中去除。这些废水如果不经处理直接进入排水系统将对后续的生物处理产生影响。 含有CO32-的碳羟磷灰石(碳羟磷灰石)比纯羟基磷灰石(HAP)在室温下能更好地固化水溶性重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)、Hg~(2+)等。在前人研究的基础上,为降低污水处理的成本,本文以废弃的鸡蛋壳为原料,尿素为添加剂,采用掺杂技术,合成新型的碳羟磷灰石吸附剂,用以处理含重金属离子废水。最佳的制备条件是:将经过预处理的鸡蛋壳磨成粉末,过30目筛,按摩尔质量比为1:1的比例加入到H3PO4溶液中并控制pH值在1~3,在30~40℃反应2~3h,过滤去除不溶物,按照1:1的比例添加尿素和Ca(OH)2粉末,用NaOH调节pH值在9~12,在50~60℃条件下热处理24h,反应产物经冷却后,用1%的NH4Cl洗涤至中性,在60℃下干燥并粉碎得到碳羟磷灰石粉末。利用扫描电镜和能谱仪对产物进行了观察、分析。 本研究中对碳羟磷灰石吸附重金属分为两个部分,包括碳羟磷灰石对单种重金属的吸附和碳羟磷灰石对重金属的同时吸附,分别考察单种金属离子和混合溶液的重金属离子浓度、pH值、时间、吸附温度对吸附效果的影响。绘制了吸附等温线,对吸附过程的动力学和热力学进行了研究,然后又对吸附了重金属离子的产品进行了观察、分析。 最后对吸附了Zn~(2+)的碳羟磷灰石分别用0.2mol/L的NaCl、0.2mol/L的NaNO3、pH=3.93的HAC、pH=4.93的HAC、0.05mol/L的CaCl2和0.1mol/L的CaCl2和超声波进行解吸研究。结果表明:碳羟磷灰石对Cd~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)和Pb~(2+)具有较强的吸附效果。用2.5g/L的碳羟磷灰石处理Cd~(2+)废水,在Cd~(2+)初始浓度为80mg/L、温度为40℃左右、pH值为6、作用时间1h的条件下,去除率为93%左右。碳羟磷灰石对Cd~(2+)的吸附等温线符合Freundlich和Langmuir两种模式。用2.5g/L的碳羟磷灰石处理Cu~(2+)废水,在Cu~(2+)初始浓度为60mg/L、温度为40℃左右、pH值为6、作用时间1h的条件下,去除率为93.17%。碳羟磷灰石对Cu~(2+)的吸附等温线符合Freundlich和Langmuir两种模式。用2.5g/L的CHAP处理Zn~(2+)废水,在Zn~(2+)初始浓度为100mg/L、温度为40℃左右、pH值为6~7、作用时间45min的条件下,去除率为98.67%。CHAP对Zn~(2+)的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich两种模式。CHAP对重金属离子的吸附在低pH条件下主要是离子交换吸附和表面吸附,在高pH条件下易形成氢氧化物沉淀。碳羟磷灰石对Zn~(2+)的热力学研究表明,碳羟磷灰石吸附Zn~(2+)的过程是吸热过程。共存离子吸附研究表明:四种重金属离子共存时使得每种重金属离子的吸附容量均降低,因为共存的金属离子对结合位点相互竞争结合。解吸实验表明:各种解吸剂对Zn~(2+)的解吸能力有限,这表明碳羟磷灰石对重金属离子有较好的亲和力。在对吸附了重金属离子的碳羟磷灰石进行观察发现,吸附了重金属的样品表明有针尖状结构。……   
[关键词]:重金属离子;吸附剂;制备;碳羟磷灰石
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:湖南大学2007年