酸活化陶粒和赤泥对Cr(Ⅵ)的吸附效率及特性实验研究

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铬是一种广泛存在于自然环境中的重金属污染物,主要来源于自然界及人为排放。随着含铬工业的高速发展,加速了铬在水环境中的富集,严重影响人类的健康和生存。近年来水处理行业越来越重视采用高效廉价的吸附剂处理Cr(Ⅵ)废水。  本研究采用陶粒和赤泥为原料,利用酸活化方法制备新型吸附剂。运用扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)等仪器对活化前后陶粒和赤泥进行性能表征。在吸附实验中研究了吸附剂投加量、吸附时间、溶液初始pH值、温度及溶液初始浓度等因素对吸附性能的影响,通过正交实验,分析吸附剂最佳吸附条件。  研究结果表明:经活化处理后,陶粒和赤泥对Cr(Ⅵ)的去除率分别由14.43%、18.35%增加至90.57%、92.21%。比表面积结果显示,活化陶粒比表面积由1.50 m2/g增加到8.14 m2/g,活化赤泥比表面积由0.34 m2/g增加到11.79 m2/g。活化陶粒最佳吸附条件为Cr(Ⅵ)初始浓度为0.08 mg/L,吸附时间为90 min,pH值为4,温度30℃。而活化赤泥最佳吸附条件为Cr(Ⅵ)初始浓度为0.08 mg/L,吸附时间为180min,pH值为2,温度30℃。在最佳条件下,活化陶粒吸附Cr(Ⅵ)去除率96.36%,活化赤泥吸附Cr(Ⅵ)去除率可达98.18%。  同时,采用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对活化陶粒和赤泥吸附过程进行了拟合,活化陶粒和赤泥对Cr(Ⅵ)的吸附数据均能被Langmuir模型很好的描述,活化陶粒饱和吸附容量为0.038 mg/g,活化赤泥饱和吸附容量为0.03 mg/g。  由零点电荷分析可得,活化陶粒和赤泥在酸性条件下表面带正电,可吸附溶液中的Cr(Ⅵ)负离子,并通过配位体交换与溶液中Cr(Ⅵ)的主要存在形态HCrO;离子反应而将其吸附。可判断活化陶粒和赤泥对Cr(Ⅵ)的吸附是物理吸附和化学吸附协同作用的结果。
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