天然沸石对水体中甲基橙和亚甲基蓝的吸附研究 - 图文

郑州大学硕士学位论文

天然沸石对水体中甲基橙和亚甲基蓝的吸附研究

姓名：何永祥申请学位级别：硕士专业：分析化学指导教师：韩润平

20070501

塑捌鑫堂亟尘堂篮垃塞摘要吸附法在去除水体中的难降解污染物方面有着重要的作用，采用价廉易得的吸附剂去除水体中难降解的污染物，有着社会的、经济的和环境的意义．本文以天然沸石为吸附剂，研究了对水溶液中甲基橙（Ｍ０）和亚甲基蓝（ＭＢ）的吸附行为．用差热分析（ＤＴＧ．ＤＴＡ）、红外光谱（ＦＴＩＲ）、Ｘ衍射光谱（ＸＲＤ）、扫描电镜（ＳＥＭ／ＥＤＳ）等方法对沸石进行了表征．沸石的红外光谱主要由吸收的水份、沸石的骨架振动及Ｓｉ－Ｏ或Ａｌ－旬的振动引起．ＸＲＤ分析表明该沸石属斜发沸石，ＳＥＭ／ＥＤＳ分析表明沸石表面粗糙，主要由硅、铝、氧及钾等元素组成．天然沸石热稳定性好，表面积和平均孔径分别为２４．９ｍ２?ｇ－‘、２８．７Ａ．、静态吸附实验的结果说明，吸附时间、溶液ｐＨ、吸附剂用量、染料初始浓度及盐浓度对吸附均有影响．沸石对甲基橙和亚甲基蓝的吸附平衡时间随浓度的不同有较大的差异，浓度高，吸附平衡的时间较长．在ｐＨ小于３时有利于甲基橙的吸附，ｐＨ在４－－１０之间有利于亚甲基蓝的吸附，Ｃａ：＋对吸附的影响比Ｎａ＋严重．随染料初始浓度的增加，吸附平衡后单位质量的沸石对两种染料的吸附量增大，且吸附可用Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温吸附方程描述．在ｐＨ为２．５、温度为２８８Ｋ时，沸石对甲基橙的最大吸附量为５．９６ｍｇ?ｆ１，在ｐＨ为７、温度为２９８Ｋ时，沸石对亚甲基蓝的最大吸附量为１６．０ｍｇ?ｆ１．沸石对甲基橙和亚甲基蓝的吸附动力学可以用准二级动力学方程描述．将沸石装入玻璃柱进行动态吸附实验，以亚甲基蓝为研究对象，研究了溶液流速、亚甲基蓝初始浓度对沸石吸附亚甲基蓝的影响．在不同流速和不同初始浓度条件下，吸附的动力学过程符合Ｔｈｏｍａｓ模型．线性回归分析方法和非线性回归分析方法均可用于拟合沸石柱吸附亚甲基蓝的穿透曲线，且非线性回归方法优于线性回归分析方法．对柱高的影响也进行了研究，用ＢＤＳＴ模型计算了有关常数．根据温度对吸附的影响计算了沸石吸附甲基橙和亚甲基蓝的表观吉布斯自由能变化、焓变、熵变及反应的表观活化能．自由能变化为负值说明沸石吸附甲基橙和亚甲基蓝的行为是自发进行的，焓变为正值说明沸石对甲基橙和亚甲基蓝的吸附是吸热过程，沸石对甲基橙和亚甲基蓝的表观活化能分别为１４．８ｋＪ?ｍｏＦ’、３５．８ｋＪ?ｔｏｏｌ－１，说明吸附过程是化学吸附．沸石作为廉价的吸附剂，可以有效去除水溶液中的甲基橙和亚甲基蓝．关键词：沸石；吸附；甲基橙；亚甲基蓝ＩＩＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｐｒｏｖｅｄｔｏｂｅａｌｌｅｆｆｅｃｔｉｖｅａｎｄａｔｔｒａｃｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｒｅｆｒａｃｔｏｒｙｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｆｒｏｍｗａｓｔｅｗａｔｅｒｓ．Ｉｆｔｈｅａｄｓｏｒｂｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌｕｓｅｄｉｓｏｆｃｈｅａｐｅｒｃｏｓｔｒｅｑｕｉｒｅａｎｄｄｏｅｓｎｏｔａｎｙｅｘｐｅｎｓｉｖｅａｄｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｅ扛ｅａｔｍｅｎｔｓｔｅｐ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｗｉｌｌｂｅｃｏｍｅｉｎｅｘｐｅｎｓｉｖｅａｎｄｈａｓｔｏｅｃｏｎｏｍｉｃ，ｓｏｃｉａｌａｎｄｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｍｅａｎｉｎｇ．Ｔｈｅａｉｍｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｉｓｄｅｖｅｌｏｐａｃｈｅａｐｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｔｈｅｒｅｍｏｖａｌｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅ（ＭＯ）ａｎｄｍｅｔｈｙｌｅｎｅｂｌｕｅ（ＭＢ）ｆｒｏｍｗａｓｔｅｗａｔｅｒ．ＴｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｎａＨｕ＇ａｌｚｅｏｌｉｔｅａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｂｙｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｙａｎａｌｙｓｉｓ（ＴＧＡ），ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎＦＴ－ＩＲｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓ（ＤＴＡ），Ｆｏｕｒｉｅｒ－ＴｒａｎｓｆｏｒｍＩｎｆｒａｒｅｄＡｎａｌｙｓｉｓｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（Ｆｒｍ），Ｘ－ｒａｙ（ＸＲＤ）ａｎｄｓｐｅｃｔｒａＳｃａｎｎｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｙ／ＡｎｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ－ｒａｙＳｐｅｃｔｒａ（ＳＥＭ／ＥＤＳ）．Ｔｈｅｏｒｏｆｚｅｏｌｉｔｅｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｅｐｅａｋｓｏｆｓｏｒｂｅｄｗａｔｅｒ，ｖｉｂｒａｔｉｏｎｏｆｆｒａｍｅｗｏｒｋａｎｄＳｉ－ＯＡＩ－Ｏ．ＴｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆＸＲＤｓｈｏｗｅｄｔｈｅｚｅｏｌｉｔｅｉｓｃｌｉｎｏｐｔｉｌｏｌｉｔｅ．Ｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｚｅｏｌｉｔｅｉｓｒｏｕｇｈａｎｄｉｔｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｓｏｍｅｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｓｕｃｈｓｔａｂｌｅａｓｓｉｌｉｃｏｎ，ｏｘｙｇｅｎ，ａｌｕｍｉｎｕｍａｎｄｐｏｔａｓｓｉｕｍ，ｅｔｃ．ＴｈｅｎａｔｕｒａｌＡ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．ｏｎｚｅｏｌｉｔｅｉｓｔｈｅｒｍａｌａｎｄｉｔｓｓｕｒｆａｃｅａｎｄａｖｅｒａｇｅｄｉａｍｅｔｅｒｏｂｊｅｃｔｉｖｅＭＯａｎｄａｎｄｏｆｐｏｒｅｉｓ２４．９ｍ２?ｇ－１，２８．７ＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｔｈｅＭＢｂｙｚｅｏｌｉｔｅｓｔｒｏｎｇｌｙｄｅｐｅｎｄｓｐＨ，ｃｏｎｔａｃｔｔｉｍｅ，ｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅａｄｓｏｒｂａｔｅａｄｓｏｒｂｅｎｔｄｏｓａｇｅ．Ｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｖｅｐｒｏｃｅｓｓｈａｄｎｅａｒｌｙｒｅａｃｈｅｄｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍａｆｔｅｒ３００ｃｏｎｔａｃｔｔｉｍｅ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａｆｏｒＭＯａｎｄＭＢｓｙｓｔｅｍｓａｌｌｆｉｒｅｄｔｈｅＬａｎｇｍｕｉｒｉｓｏｔｈｅｒｍｍｏｄｅｌｅｘｃｅｌｌｅｎｔｌｙ．ＴｈｅｍａｘｉｍｕｍａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｉｅｓｏｆＭＯａｎｄＭＢｐｅｒｇｒａｍｚｅｏｌｉｔｅｗｅｒｅｕｐｔａｋｅｏｎｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｓ５．９６ｚｅｏｆｉｔｅｍｇ（２８８Ｋ），１６．０ｍｇ（２９８Ｋ），ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｐｓｏｅｄｏｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒｒａｔｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆＭＯｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇａｎｄＭＢｔｈａｔｆｏｌｌｏｗｅｄｔｈｅｂｅａｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎａｎｄｔｈｅｂｉｏａｎｒｐｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｍｉｇｈｔｃｈｅｍｉｓｏｒｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｕｓｉｎｇｔｈｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｃｏｎｔａｎｔｓｏｂｔａｉｎｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ，ｖａｒｉｏｕｓｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｐｍ－ａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈａｓ△Ｇｏ，△∥ａｎｄ心，ｈａｖｅｅｎｄｏｔｈｅｒｍｉｃｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｂｅｅｎｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈｅｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓａｎｄｄｙｅ／ｚｅｏｌｉｔｅｓｙｓｔｅｍＺｅｏｌｉｔｅＣａｎａｄｓｏｒｂＭＢｆｒｏｍｓｏｌｕｔｉｏｎｉｎｆｉｘｅｄ－ｂｅｄｃｏｌｕｍｎ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｗｏｉｍｐｏｒｔａｎｔｄａｔａｗｅｆｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ｃｕｒｒｅｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｔｈｅｉｎ …… 此处隐藏：3684字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……