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随着工农业的发展和城市规模不断扩大,越来越多的含重金属离子废水被排放到生态环境中,引发了一系列的环境污染问题。近年来,氧化镁由于其较大的溶度积,可做为吸附剂在水污染处理方面显现出了广阔的发展前景。利用盐湖镁资源生产氧化镁材料,不仅可以得到一种成本低廉、环境友好、吸附性能优良的吸附材料,同时也实现了盐湖镁资源的高值化利用,为环境和社会带来了双重效益。 在以氯化镁(MgCl2·6H2O)为原料制备氧化镁的工艺中,沉淀结晶法由于其低能耗、低成本、产量大等优点被广泛应用,但是制备的氧化镁材料往往表现出晶粒尺寸不均匀、比表面积较小、吸附性能差等缺点。水热法是无机功能材料制备最常用的方法,水热法的特点在于结构导向剂的引入,从而使制备的产品呈现形貌多样性,性能优良。因此,综合传统结晶法和水热法的优点。本论文以氯化镁(MgCl2·6H2O)和碳酸钠(Na2CO3)为原材料,并加入聚乙二醇(PEG-10000)作为结构导向剂,采用传统沉淀结晶法制备性能优良、颗粒尺寸均匀的MgO材料。并将其作为吸附剂,对重金属离子铅、镉的吸附动力学和吸附机理进行了研究。主要研究内容如下: (1)本论文以氯化镁(MgCl2·6H2O)和碳酸钠(Na2CO3)为原材料,加入聚乙二醇(PEG-10000)作为结构导向剂,制备性能优良且颗粒尺寸均匀的MgO材料。通过XRD、FT-IR、TG、SEM、BET等表征手段对所制备的MgO材料进行表征。结果表明当PEG-10000添加量为0.475g时,通过层层自组装制备了具有六棱柱状形貌的MgO前驱体MgCO3·3H2O,经600℃焙烧2h后得到了晶型完整、形貌规则、活性强的六棱柱状形貌的MgO;MgO前驱体MgCO3·3H2O经600℃焙烧后制备的六棱柱状形貌MgO具有较高的比表面积,约为68m2/g。 (2)选取含Pb(II)和Cd(II)重金属废水为污染物目标,深入研究了六棱柱状形貌MgO对溶液中重金属离子的吸附动力学、吸附平衡及吸附机理。实验结果表明,六棱柱状形貌MgO对废水中的Pb(II)和Cd(II)均具有较强的吸附能力。室温(25℃)条件下,当废水中重金属离子初始浓度为100mg/L,反应时间为180min时, MgO对Pb(II)和Cd(II)的去除率分别为94％和98%。等温吸附模型拟合结果表明六棱柱状形貌MgO对Pb(II)和Cd(II)的吸附行为符合Langmuir吸附等温方程。动力学方程拟合结果显示,六棱柱状形貌MgO对Pb(II)和Cd(II)的吸附过程分别符合1.8和1.6级动力学方程。活化能分别为61.5kJ/mol和14.08kJ/mol。六棱柱状形貌MgO对Pb(II)和Cd(II)吸附机理均为置换作用,即废水中的铅离子和镉离子将MgO中的镁离子置换到了溶液中。 本文对六棱柱状形貌MgO吸附重金属离子Pb(II)和Cd(II)的吸附动力学和吸附平衡进行研究,为MgO材料的工程化应用提供了理论依据和实践指导。