高温改性底泥对废水中Mn2+和Ni2+的吸附机理研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kobiko
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滇池的疏浚工程产生了大量的底泥,且堆积量在不断的增加,不仅占用大量的土地资源,而且可能对附近农业生产、地下水资源、生态系统造成严重污染,底泥的长时间堆存还会经过雨水的冲刷和回流对滇池造成二次污染,因此,实现底泥综合利用、控制底泥的污染、提高底泥资源化利用的价值、实现以废治废的模式,创造良好的生态环境是个亟待解决的问题。另外,在锰电解和镍电镀的过程会产生大量含Mn2+和Ni2+的重金属废水,严重威胁人类健康和生态环境系统的平衡。针对以上两个问题,本文以滇池底泥作为吸附因子,经过高温焙烧改性制取出一种新型的底泥吸附剂,且制取成本低廉,考察其对含重金属废水中Mn2+和Ni2+的吸附效果,并系统地研究了高温焙烧改性底泥吸附含Mn2+和Ni2+的重金属废水的机理。以滇池底泥为载体制备了高温焙烧改性吸附剂,通过考察制取改性底泥的最佳温度条件为450℃、恒温焙烧时间120 min、改性后比表面积42.9538 m2/g。并对最佳底泥吸附剂前后的表征(SEM、IR、XRD、BET)进行研究与对比分析。通过研究对实验有影响的主要因子为体系的pH、吸附剂的投加量、重金属废水的初始浓度、体系的吸附时间、体系的吸附温度。经过实验研究吸附的最佳条件为:pH值为5-8、吸附剂的投加量为2 g/100 mL、初始浓度为10-30 mg/L、吸附Mn2+的时间为130 min,吸附Ni2+的时间为150 min、吸附温度为25℃。高温焙烧改性底泥对Mn2+和Ni2+的吸附平衡符合Langmuir口Freundlich吸附等温方程,但吸附过程更符合Freundlich吸附等温方程,表明吸附介于单层与多层之间。在高温焙烧改性底泥吸附重金属离子阶段之前,Lagergren伪一级吸附动力学方程、Lagergren伪二级吸附动力学方程、Elovich方程和粒子内扩散方程均能很好的描述改性底泥对Mn2+和Ni2+的吸附行为,其研究结果表明吸附过程遵循Lagergren伪二级吸附动力学方程,说明吸附机制由化学键、液膜扩散、表面吸附、粒子内扩散共同作用,吸附过程以化学吸附为主。由吸附热力学参数(AS、△H和AG)表明:高温焙烧底泥对Mn2+和Ni2+的吸附均为吸热过程,升高温度有利于吸附反应的自发进行。再生吸附实验结果说明,再生吸附剂对Mn2+和Ni2+的吸附以化学吸附为主,吸附过程中化学键起主导作用,所以吸附稳定,再生困难,再生后吸附效果不理想。研究结果表明高温焙烧改性滇池底泥对含Mn2+和Ni2+的废水具有良好的吸附效果,且对Mn2+和Ni2+的最大吸附容量分别为4.0755 mg/g和3.6169mg/g。为滇池底泥提供了一条新的资源化利用途径。
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