亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        聚吡咯改性赤泥的制備及其對(duì)廢水中磷的吸附試驗(yàn)研究

        2021-12-09 05:05:30徐高揚(yáng)郭夢(mèng)巖許玉星劉長(zhǎng)青
        濕法冶金 2021年6期
        關(guān)鍵詞:中磷無(wú)定形吸附平衡

        徐高揚(yáng),郭夢(mèng)巖,許玉星,殷 悅,劉長(zhǎng)青

        (青島理工大學(xué) 環(huán)境與市政工程學(xué)院,山東青島 266033)

        目前,水體中磷含量控制是水體富營(yíng)養(yǎng)化防治的重要任務(wù)之一[1]?,F(xiàn)有含磷廢水處理方法中,吸附法因操作簡(jiǎn)單、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn),受到廣泛關(guān)注[2]。

        赤泥(RM)是鋁工業(yè)中產(chǎn)生的工業(yè)固體廢棄物,已被證明對(duì)水中的磷有一定吸附效果,但吸附量有限。因此,對(duì)赤泥進(jìn)行改性,制備出高效除磷吸附劑得到廣泛研究。吡咯(C4H5N)是含有一個(gè)氮雜原子的五元雜環(huán)化合物,其單體分散到水中,與水中添加的氧化劑作用被氧化,形成的單體自由基發(fā)生耦合反應(yīng)形成共軛高聚體聚合物,負(fù)載至基體物質(zhì)上,進(jìn)而制備出導(dǎo)電聚合物負(fù)載型吸附劑,其可大大提高基體物質(zhì)吸附能力[3]。該法簡(jiǎn)單、成本低、產(chǎn)率高,采用的氧化劑主要有FeCl3、(NH4)2S2O8和H2O2[3]。

        目前,赤泥改性研究多以酸處理、煅燒熱處理居多;利用吡咯制備導(dǎo)電聚合物負(fù)載型吸附劑所采用的基體物質(zhì)也主要集中在活性炭、生物炭方面[4-8];將赤泥與吡咯聯(lián)合,并用Fe2(SO4)3作氧化劑制備吸附劑的研究尚未見(jiàn)有報(bào)道。試驗(yàn)研究了以Fe2(SO4)3為氧化劑,用吡咯改性赤泥制備聚吡咯改性赤泥(PPy-RM),并探討了PPy-RM對(duì)磷的吸附機(jī)制,以期為赤泥的資源化利用提供可供選擇的方法。

        1 試驗(yàn)部分

        1.1 原料與試劑

        基質(zhì)材料為赤泥,取自山東魏橋鋁業(yè)有限公司,其化學(xué)組成見(jiàn)表1。

        表1 赤泥的化學(xué)組成 %

        氧化劑:Fe2(SO4)3(分析純)、KH2PO4(優(yōu)級(jí)純),國(guó)藥集團(tuán)上海有限公司;

        吡咯:分析純,上海麥克林生化科技有限公司。

        改性赤泥:篩分后的赤泥用去離子水徹底清洗,在烘箱中于80 ℃下干燥后,研磨過(guò)100目篩;取一定量吡咯,稀釋至100 mL,取40 mL與0.4 g赤泥混合,并在旋轉(zhuǎn)混勻儀中混合1 h;取0.48 g Fe2(SO4)3,加入到赤泥與吡咯混合液中,在旋轉(zhuǎn)混勻儀中繼續(xù)混合3 h;混合液離心分離,傾倒上清液,底部沉淀分別用去離子水和甲醇清洗3次,在烘箱中于60 ℃下干燥,研磨過(guò)100目篩。

        1.2 吸附試驗(yàn)

        1.3 分析方法

        用鉬銻抗分光光度法測(cè)定溶液中磷質(zhì)量濃度(以P計(jì)),采用帕納科Axios型X射線(xiàn)熒光光譜儀(XRF)分析赤泥組成。

        改性前、后赤泥的比表面積及孔隙分布采用Micromeritics ASAP 2460比表面和孔隙度分析儀測(cè)定;形貌及元素組成分別采用Hitachi SU8010掃描電子顯微鏡(SEM)和IXRF SYSTEMS能譜儀(EDS)測(cè)定;改性赤泥吸附磷前、后的表面組成采用Thermo Scientific K-Alpha X射線(xiàn)光電子能譜儀(XPS)分析。

        采用草酸-草酸銨溶液(Tamm溶液)提取法[9]及Agilent 725ES電感耦合等離子體光譜儀(ICP-OES),對(duì)改性前、后赤泥進(jìn)行無(wú)定形鐵、鋁的提取與含量測(cè)定。根據(jù)歐盟SMT磷形態(tài)分級(jí)提取法[10],對(duì)吸附后的吸附劑連續(xù)逐級(jí)浸提[11],進(jìn)而大致推斷出不同吸附機(jī)制的貢獻(xiàn)程度。

        2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 材料表征

        2.1.1 孔結(jié)構(gòu)分析

        改性赤泥的結(jié)構(gòu)特性見(jiàn)表2。可以看出:赤泥經(jīng)聚吡咯改性后,比表面積和平均孔容均增大,平均孔徑減小。

        表2 改性赤泥的結(jié)構(gòu)特性

        2.1.2 形貌及元素組成分析

        圖1(a)、(c)為改性前、后赤泥的SEM照片。可以看出:改性后的赤泥形貌發(fā)生了較大變化,其表面覆蓋著類(lèi)似吡咯的球狀凸起顆粒,數(shù)量眾多、大小不一,堆積團(tuán)簇在一起,并形成了眾多互相貫通相連的通道,表面更加粗糙不平。

        圖1 改性前(a、b)、后(c、d)赤泥的SEM和EDS分析結(jié)果

        改性前、后赤泥的EDS分析結(jié)果(圖1(b)、(d))表明:原始赤泥的元素組成主要為O、Fe、Al、Si;而改性后,C元素含量明顯提高,且有新元素N出現(xiàn),表明吡咯在赤泥上成功負(fù)載。

        2.1.3 材料表面分析

        改性前、后赤泥表面的XPS全譜掃描結(jié)果如圖2所示??梢钥闯觯撼嗄喔男院?,表面出現(xiàn)了一定量N元素(3.77%),與EDS結(jié)果一致;改性赤泥表面同時(shí)出現(xiàn)了一定量S元素(3.34%),其為吡咯單體氧化聚合階段被引入。

        圖2 改性前(a)、后(b) 赤泥表面的XPS全譜掃描結(jié)果

        2.2 改性赤泥吸附磷

        2.2.1 吸附動(dòng)力學(xué)

        圖3為PPy-RM在不同初始磷質(zhì)量濃度(10、15、20 mg/L)下的吸附動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)。

        圖3 PPy-RM在不同初始磷質(zhì)量濃度下的吸附動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)

        由圖3看出,3條曲線(xiàn)趨勢(shì)大致相同:初始階段,吸附劑活性位點(diǎn)較多,與水中磷離子相互作用強(qiáng),磷吸附量快速升高;吸附一定時(shí)間后,吸附量升高速度減緩,直至趨于平衡;吸附平衡時(shí),3種不同磷初始質(zhì)量濃度條件下的吸附量分別為9.83、 13.50、14.95 mg/g。

        采用準(zhǔn)一級(jí)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(式(1)、(2))對(duì)上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,擬合結(jié)果及參數(shù)見(jiàn)表3。

        ln(qe-qt)=lnqe-k1t;

        (1)

        (2)

        式中:qt—吸附時(shí)間t時(shí)的吸附量,mg/g;qe—吸附平衡時(shí)的吸附量,mg/g;k1—準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)常數(shù),h-1;k2—準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)常數(shù),g·mg-1·h-1。

        表3 PPy-RM吸附除磷的動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果及參數(shù)

        2.2.2 吸附等溫線(xiàn)

        圖4為RM和PPy-RM在25 ℃條件下對(duì)磷的吸附等溫線(xiàn),15、35 ℃下的試驗(yàn)結(jié)果與此類(lèi)似。可以看出:隨平衡時(shí)磷質(zhì)量濃度提高,磷平衡吸附量以先快后慢的速度逐漸提高,最終達(dá)到平衡。

        圖4 25 ℃條件下,RM和PPy-RM對(duì)磷的吸附等溫線(xiàn)

        對(duì)上述吸附等溫線(xiàn)數(shù)據(jù)采用Langmuir及Freundlich等溫吸附模型(式(3)、(4))進(jìn)行擬合。

        (3)

        (4)

        式中:ρe—吸附平衡時(shí)溶液中磷質(zhì)量濃度,mg/L;qe—磷平衡吸附量,mg/g;qm—磷最大平衡吸附量,mg/g;kL—Langmuir吸附平衡常數(shù),L/mg;kF—Freundlich等溫吸附平衡常數(shù),mg/g;n—Freundlich等溫吸附相關(guān)強(qiáng)度常數(shù)。

        表4 PPy-RM對(duì)磷的等溫吸附擬合參數(shù)

        赤泥本身對(duì)磷有一定吸附效果,但吸附能力較弱,吸附量?jī)H1.6 mg/g左右。在氧化劑作用下,吡咯以聚吡咯形式負(fù)載到赤泥表面,大大提高了赤泥對(duì)磷的吸附能力[12-17]。

        2.2.3 廢水初始pH對(duì)PPy-RM吸附除磷的影響

        廢水初始pH對(duì)PPy-RM吸附除磷的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

        圖5 廢水初始pH對(duì)PPy-RM對(duì)吸附除磷的影響

        由圖5看出:廢水初始pH在4~6范圍內(nèi),隨pH升高,磷去除率保持在90%以上;但pH高于7后,磷去除率開(kāi)始下降。這與磷酸根在水中的存在形式和吸附劑表面電性有關(guān)。pH在4~9范圍內(nèi),PPy-RM對(duì)磷的去除率均高于80%,表明PPy-RM吸附除磷的酸度適應(yīng)范圍廣,在中性和弱酸性環(huán)境中均能發(fā)揮較好的作用。

        2.2.4 共存物質(zhì)對(duì)PPy-RM吸附除磷的影響

        圖6 共存物質(zhì)對(duì)吸附除磷的影響

        2.3 吸附機(jī)制

        RM和PPy-RM中均存在無(wú)定形鐵、鋁,測(cè)定結(jié)果如圖7所示。

        圖7 RM和PPy-RM中無(wú)定形鐵、鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)

        由圖7看出:改性后,無(wú)定形鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大,而無(wú)定形鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)則由42.66 mg/g增加至116.15 mg/g,是改性前的2.72倍。無(wú)定形鐵具有很強(qiáng)的吸附能力[18-19],有利于增強(qiáng)對(duì)磷的固定,其含量與吸附劑對(duì)磷的吸附量呈極顯著正相關(guān),相關(guān)系數(shù)0.95(P<0.05)。磷吸附量與晶型鐵之間無(wú)顯著相關(guān)性[20]。由于無(wú)定形鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)升高,所以PPy-RM相較于改性前更有利于對(duì)磷的吸附。

        PPy-RM吸附磷前、后的XPS分析結(jié)果見(jiàn)表5。

        表5 PPy-RM吸附磷前、后的XPS分析結(jié)果

        分別對(duì)P2p、N1s、O1s高精度圖譜進(jìn)行分峰處理并擬合峰面積,得到不同官能團(tuán)的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù),對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)見(jiàn)表6。

        表6 PPy-RM吸附磷前、后的XPS高精度分析結(jié)果

        吸附后吸附劑中磷的形態(tài)分布如圖8所示。phys-P、Fe/Al-P、Ca/Mg-P、rest-P4種形態(tài)磷的質(zhì)量在被吸附的總磷質(zhì)量中占比分別為6.79%、57.70%、3.15%、32.36%。結(jié)合上述吸附機(jī)制探討,phys-P和rest-P分別來(lái)自于靜電吸引和離子交換,而Fe/Al-P、Ca/Mg-P則對(duì)應(yīng)于化學(xué)沉淀/配位交換。因此,上述3種機(jī)制對(duì)PPy-RM吸附除磷的貢獻(xiàn)度順序?yàn)椋夯瘜W(xué)沉淀/配位交換>離子交換>靜電吸引。

        圖8 吸附后PPy-RM中磷的形態(tài)分布

        3 結(jié)論

        以Fe2(SO4)3為氧化劑,用吡咯對(duì)赤泥(RM)進(jìn)行改性可制備導(dǎo)電聚合物負(fù)載型吸附劑PPy-RM。 PPy-RM對(duì)廢水中磷有較好的吸附效果,適宜pH范圍較寬;吸附過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型及Langmuir等溫吸附模型;25 ℃條件下磷最大吸附量可達(dá)15.48 mg/g,共存物質(zhì)對(duì)吸附效果影響不大。PPy-RM吸附除磷受多種因素影響,貢獻(xiàn)度順序?yàn)椋号湮唤粨Q/化學(xué)沉淀>離子交換>靜電吸引。

        猜你喜歡
        中磷無(wú)定形吸附平衡
        鎢鐵合金中磷砷錫的聯(lián)合測(cè)定
        云南化工(2021年9期)2021-12-21 07:43:46
        鋼渣中磷元素在不同種類(lèi)有機(jī)酸中溶出行為的研究
        無(wú)定形碳酸鈣的穩(wěn)定性和結(jié)晶轉(zhuǎn)化過(guò)程研究進(jìn)展
        固體推進(jìn)劑用無(wú)定形硼粉高溫提純工藝研究
        火工品(2019年3期)2019-09-02 05:48:00
        肥料中磷含量檢測(cè)注意事項(xiàng)
        常見(jiàn)肥料中磷和鉀的檢驗(yàn)方法
        差示掃描量熱法研究無(wú)定形硝苯地平的穩(wěn)定性
        玉米秸稈生物炭對(duì)五氯苯酚吸附行為及吸附動(dòng)力學(xué)研究
        一種快速大量制備無(wú)定形碳酸鹽礦物的方法
        多組分氣體吸附平衡預(yù)測(cè)的探究
        在线a人片免费观看高清| 日日碰狠狠添天天爽| 国产成人亚洲精品无码h在线| 天天狠天天透天干天天| 久久久人妻一区精品久久久 | 久久亚洲中文字幕精品二区 | 日本熟妇色xxxxx欧美老妇| 国产精品扒开腿做爽爽爽视频 | 国产成人精品自拍在线观看| 精品国产精品久久一区免费式| 女人下边被添全过视频| 成人午夜视频精品一区| 中文在线√天堂| 色偷偷av一区二区三区人妖| 经典三级免费看片天堂| 成年女人粗暴毛片免费观看| 三上悠亚免费一区二区在线| 视频精品亚洲一区二区| 日韩精品一区二区三区在线视频| 亚洲精品午夜无码专区| 精品熟女少妇av免费观看| 亚洲AV成人无码天堂| 亚洲激情一区二区三区不卡| 成人免费a级毛片| 丁香六月婷婷综合| 久久九九av久精品日产一区免费 | 欧美一区二区三区红桃小说| 亚洲中文字幕无码卡通动漫野外 | 中文字幕免费人成在线网站| 老子影院午夜伦不卡| 又硬又粗又大一区二区三区视频| 国产亚洲高清不卡在线观看| 粉色蜜桃视频完整版免费观看在线| 欧洲女人与公拘交酡视频| 欧美情侣性视频| 精品日产一区2区三区| 97人妻精品一区二区三区男同| 国产女主播喷水视频在线观看| 99久久综合狠狠综合久久一区| 亚洲国产一区二区中文字幕| 亚洲图片日本视频免费|