• 论文
主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
聚合氯化铝铁对腐殖酸的吸附行为研究
  • 82
  • 作者

    郭文超朱晓波张治国李望张传祥

  • 单位

    河南理工大学化学化工学院煤炭安全生产协同创新中心

  • 摘要
    以固体废弃物煤矸石为主要原料,经过焙烧、酸浸和聚合等工艺制备出无机高分子絮凝剂聚合氯化铝铁(CG-PAFC)。将Al/Fe-Ferron逐时络合比色法应用于不同碱化度下CG-PAFC产品中铝铁物种形态分布测定。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对CG-PAFC的分子结构和微观形貌进行了表征。考察了浊度、pH、投加量等因素对CG-PAFC吸附模拟水样中腐殖酸的影响,并对吸附过程进行了吸附热力学、吸附动力学及吸附等温线模型拟合,探究了吸附反应的机理。结果表明:随着碱化度的增加,Al(Ⅲ),Fe(Ⅲ)的物种分布呈现相同的趋势。此外,在铝铁水解聚合过程中,Fe3+具有极强的亲OH-能力,导致其会优先于Al3+水解,当Fe3+水解至饱和后,Al3+才开始水解聚合。FTIR分析表明CG-PAFC内部存在多种成键作用,如Al-O-Fe,Si-O-Al,Fe-OH-Al等。SEM显示CG-PAFC形貌呈现出致密的空间网状结构和十分发达的孔隙结构,使其具有较好的吸附性能。XPS分析表明CG-PAFC产品表面铁的化学形态呈三价。在浊度为15 NTU、CG-PAFC投加量为0.2 g/L、腐殖酸初始浓度为10 mg/L、温度为25 ℃的条件下,CG-PAFC对模拟废水中腐殖酸的最大吸附量为38.47 mg/g,UV254的去除率达到73.68%。吸附热力学拟合结果表明:腐殖酸在CG-PAFC上的吸附过程为自发且无序的吸热反应。通过吸附动力学和等温线拟合结果可得出:准二级动力学模型能更好地描述吸附动力学过程,颗粒内扩散拟合结果表明其吸附分多步进行。CG-PAFC对腐殖酸的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,可见其吸附过程属于单分子层化学吸附。
  • 关键词

    煤矸石酸浸聚合氯化铝铁吸附腐殖酸

  • 文章目录
    0 引 言
    1 实验部分
    1.1 煤矸石样品
    1.2 聚合氯化铝铁的制备
    1.3 Ferron逐时络合比色法
    1.4 吸附实验
    1.4.1 吸附热力学实验
    1.4.2 吸附等温线实验
    1.4.3 吸附动力学实验
    1.5 表征分析
    2 结果与讨论
    2.1 CG-PAFC的物种分布
    2.2 CG-PAFC的结构表征
    2.2.1 FTIR分析
    2.2.2 SEM-EDS分析
    2.2.3 BET分析
    2.2.4 XPS分析
    2.3 CG-PAFC对模拟废水中腐殖酸的吸附行为研究
    2.3.1 浊度的影响
    2.3.2 腐殖酸初始浓度的影响
    2.3.3 pH的影响
    2.3.4 投加量的影响
    2.3.5 温度的影响
    2.4 吸附热力学
    2.5 吸附等温线
    2.6 吸附动力学
    3 结 论
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