赤泥基重金属吸附剂的制备及应用研究

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作者李宸
来源贵州大学
出版年2021
摘要
本研究以氧化铝工业固体废弃物赤泥(RM)为原料,经无烟煤还原煅烧磁化后,接枝醇胺钛酸酯制备得到功能基团修饰的磁性赤泥吸附剂(ATMMRM)。将ATMMRM应用于对水体及土壤中Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附及固化研究,并探究其作用机理,以期为赤泥的资源化利用及其在重金属治理领域的应用提供新思路和理论支撑。所做研究内容主要包括以下三个方面:(1)对还原煅烧及化学改性两部分工艺进行条件优化,并利用XRD、FT-IR、SEM、BET、VSM等表征手段对比了RM和ATMMRM,结果表明:还原煅烧成功将原料RM中的赤铁矿转化为磁铁矿,因此制得的ATMMRM在外加磁场条件下表现出良好的磁响应能力;不仅在ATMMRM表面成功引进大量胺基和羟基官能团,还大幅提升了ATMMRM的比表面积,从而增加ATMMRM的活性吸附位点和吸附性能。(2)研究对比了RM和ATMMRM对水体中铅、镉离子的吸附行为:当溶液p H值为6、吸附温度为25℃时,ATMMRM对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的饱和吸附容量分别为89 mg·g-1和213 mg·g-1,是RM的2.8倍和1.7倍。ATMMRM对Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)的吸附过程可用准二阶动力学方程解释,为吸热、熵增的自发吸附过程;吸附等温线研究表明RM、ATMMRM对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附是多种作用方式并存;吸附机理研究表明ATMMRM具有更好的孔结构及比表面积,能进一步提高其物理吸附性能,其表面引入的胺基和羟基官能团对Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)具有较好螯合吸附能力。(3)将RM和ATMMRM应用于对土壤中铅、镉的固化研究。研究了吸附剂加入量、修复培养时间以及外加水溶液的p H值对RM和ATMMRM固化性能的影响。结果表明,RM和ATMMRM均能有效降低土壤中铅、镉的生物有效性。其中,ATMMRM更能有效促使Cd(Ⅱ)由可交换态和碳酸盐结合态转化为稳定性高的铁锰氧化态和残渣态,使Pb(Ⅱ)由可交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化态进一步转化为残渣态。

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