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水是一种宝贵的自然资源。而中国人均占有的淡水资源并不丰富,同时由于大量的工业废水和生活污水排入水体,导致水污染情况非常严重。目前中国水体中的污染物主要分为病原体污染、需氧性污染物、植物营养污染物、石油污染物和剧毒污染物。剧毒污染物中主要是重金属、氰化物、氟化物和难分解的有机污染物,通过富集在生物体中,进入食物链,危害人类健康。单一的物理处理法、化学处理法或者是生物处理法,在处理水中的重金属离子污染时,净化效率和经济效益方面都还存在比较多的问题。从去除重金属离子的效率来看,采用固体吸附材料处理含有重金属离子污染物废水是一种简便有效的方法。
吸附法作为一种重要的化学物理方法在工业污水,特别是重金属和有机物污染废水处理中有着广泛的应用。其中,材料的选择与研制是水处理技术发展的关键因素。本论文采用酸化共沉淀方法,制备得到了不同腐植酸含量的腐植酸/二氧化硅复合材料,并通过多种检测手段对该复合材料的物理、化学性能进行了表征,通过吸附实验,考察了该复合材料对重金属离子的吸附性能。
研究结果表明:在酸化共沉淀反应中,腐植酸胶团的存在影响了二氧化硅晶体生长的取向性,所以复合材料颗粒由大量片层状和无规则形状的粒子堆积而成,其间具有丰富的孔道和缝隙,酸化共沉淀方法得到的复合材料的孔壁为多孔无定型结构,其比表面积与单组分材料相比有了明显提高。
吸附实验结果显示:复合材料同时具有二氧化硅的骨架结构和腐植酸的活性基团,复合材料中的腐植酸组分在对重金属离子的吸附过程中发挥了主要作用。复合材料对Pb2+、Cd2+、Cu2+、Ni2+四种重金属离子具有良好的吸附能力,其饱和吸附量分别可以达到263mg/g.97mg/g、101mg/g.50mg/g,并且在较宽的pH值范围内仍对铅离子有较好的吸附能力。复合材料对重金属离子的吸附等温线符合Langmuir吸附模型,其吸附过程服从Lagergren一级吸附速率方程。