铁镍氧化物磁性粒子的制备与吸附模拟废水中Cr(VI)行为研究

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六价铬被认为是对环境有毒害的重金属离子,随着工业的发展和铬的大量工业应用,每年将产生数以万吨的铬工业废水。目前处理重金属离子的方法很多,比如化学沉淀法,离子交换法以及溶剂萃取等,但由于产生大量污泥和导致二次污染应用受到限制而吸附法由于操作简便、成本低等优点成为近年来研究的热点和重要课题。利用磁性颗粒作为吸附剂净化工业废水和回收重金属离子是一个很有潜力和价值的选择。本文制备并利用合成磁性铁镍氧化物粒子处理模拟Cr(Ⅵ)废水。首先利用溶胶一凝胶法合成系列尖晶石MFe2O4(M=Co,Ni,Cu,Zn,Mg,Mn)磁性材料,对溶液中的Cr(Ⅵ)进行了吸附行为研究,表明相同条件下铁镍氧化物吸附Cr(Ⅵ)能力最强。又通过共沉淀法、水热法以及溶胶-凝胶法合成铁镍氧化物,并实验比较了合成材料吸附Cr(Ⅵ)效果。共沉淀法合成铁镍氧化物由于其吸附能力强和制备简单而作为Cr(Ⅵ)吸附剂。同时研究了铁镍氧化物经不同温度煅烧后晶型对Cr(Ⅵ)吸附的影响,结果表明:结晶度越差吸附Cr(Ⅵ)效果越好,160℃合成物质吸附能力最好。利用化学元素分析法并结合热重法确定物质的化学式,判断共沉淀法合成物质为水合铁镍复合氧化物,化学式表示为:NiFe2O4·2H2O。其次,利用合成的铁镍氧化物研究了溶液pH值,时间,温度,初始浓度,离子强度,吸附剂加入量等因素对Cr(Ⅵ)吸附的影响,实验结果表明在强酸性和碱性条件下不利于吸附,在pH=4时最好去除率最高达到97.56%,吸附是个快速发生过程能够在20min内基本完成,吸附能力随离子强度和吸附剂加入量增大而变小,随初始浓度增大而增大,随溶液温度升高略有增加;普通阴阳离子对吸附没有影响,铁镍氧化物吸附选择性良好。通过利用Langmuir和Freundlich吸附模型对比,Langmuir模型符合较好。另外,对吸附剂的解吸、再生和重复利用过程进行了研究,结果表明在0.1M NaOH溶液中的解吸也是一个快速过程,效率高,铁镍氧化物吸附剂能够再利用,同时也便于回收Cr(Ⅵ)。在此基础上,利用XRD,SEM,TEM,FT-IR,TG,EPMA等方法表征铁镍氧化物,研究了吸附前后吸附剂表面的变化规律以及吸附特征曲线,进而推断吸附机理为主要是包括配体离子交换的外层表面配位机制以及静电吸附作用。
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