磁性纳米Fe3O4@ZrO(OH)2的合成及对水中氟和砷的吸附性能研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Thomas1007
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氟和砷对人类、动物和植物均具有潜在的危害,饮水除氟除砷技术的研究已经成为环境科学重要的研究课题之一。本文用共沉淀法将ZrOCl2·8H2O包裹在磁性纳米Fe3O4表面,合成了一种针对高浓度含氟含砷废水的高效新型磁性纳米吸附剂Fe3O4@ZrO(OH)2。对此吸附剂进行了表征。并考察了此吸附剂对水中氟和砷的吸附容量,反应温度、平衡时间、pH值和干扰离子对吸附效果的影响,以及吸附剂解吸后的重复利用次数。研究结果表明:  (1)磁性纳米吸附剂Fe3O4@ZrO(OH)2能快速将水中的F-除去,吸附规律符合Langmuir和Freundlich恒温吸附模型,对水中F-的最大吸附容量可达可达188.68mg/g。在吸附过程中,反应可以自发进行。pH对F-吸附量的影响比较明显,在酸性条件下更有利于Fe3O4@ZrO(OH)2对氟离子的去除。此外,磁性纳米Fe3O4@ZrO(OH)2吸附剂除F-效果稳定,其它离子对F-的干扰的不是很明显。解吸后的吸附剂能利用4次以上。  (2)磁性纳米吸附剂Fe3O4@ZrO(OH)2对水中As(III/V)最大吸附容量分别可达188.68mg/g和108.70mg/g。吸附规律仍可用Langmuir和Freundlich恒温吸附模型来表示。As(III/V)均符合拟二级吸附动力学模型。吸附平衡时间在10min左右。对As(III)的吸附过程是一个自发过程。As(III)随pH的增加呈现先增后减的趋势,在中性偏弱碱时吸附性能最佳;而As(V)则随pH的增加呈现逐渐递减的趋势。干扰离子对As(III)影响较大,而对As(V)则表现出正吸附的现象。解吸后的吸附剂仍能利用4次以上。  (3)当F-和As(III/V)同时存在时,磁性纳米Fe3O4@ZrO(OH)2吸附剂对溶液中总氟和总砷的吸附量分别可达70.42mg/g和133.33mg/g。吸附过程仍符合Langmuir和Freundlich吸附等温模型。反应约20min左右吸附即可达到平衡。用拟二级动力学模型对实验所得相关数据拟合后线性良好。酸性条件下吸附剂对氟的吸附量较好,而在中性条件下则对砷的吸附量好。此外,用此吸附剂处理一定浓度的氟和砷,随着吸附剂投加量的增加,溶液中F-的浓度可降到1.0mg/L以下,总As(III/V)的浓度则降到10ug/L以下。
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