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本研究以白果壳作为植物模板,硝酸铁为前驱体浸渍液,获取一种白果壳遗态结构Fe2O3/Fe3O4/C复合材料(简称Fe/C-G),并将该材料用于含铬(VI)、砷(V)和锑(III)模拟废水的静态吸附,探讨重金属溶液的pH值、初始浓度、吸附剂投加量、温度及吸附时间等因素对吸附效果的影响,采用动力学模型和等温线模型讨论其吸附机理,为控制和净化水中污染物提供理论依据。 通过元素分析、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)、比表面积及孔隙率度分析仪、红外吸收光谱(FT-IR)、X-射线光电子谱(XPS)和Zeta电位分析仪等手段对Fe/C-G进行分析,研究其表面特征及物化性能。综合实验结果及工艺可行性,确定Fe/C-G制备的适宜工艺条件为:硝酸铁溶液浓度为0.6mol/L;60℃条件下浸渍5天,烘干1天,重复浸渍3次;300℃条件下焙烧2小时。在该工艺条件下,复合材料能很好地保留白果壳天然多孔分级遗态特征。Fe/C-G主要含有α-Fe2O3、Fe3O4和C三种物质,其比表面积为46.42m2/g,平均孔径为40.2nm,孔容为0.38cm3/g;粒径小于100目Fe/C-G的比表面是66.63m2/g,孔容是0.15cm3/g,平均孔径为9.26nm;Zeta电位为18.23mV,零电点pHPZC为3.5。 以Fe/C-G为吸附剂,对水中铬(VI)、砷(V)和锑(III)进行静态吸附实验研究。结果显示,Fe/C-G对铬(VI)、砷(V)和锑(III)的吸附动力学特征很好地遵循准二级动力学模型;在25℃、35℃和45℃实验条件下,Fe/C-G对铬(VI)、砷(V)和锑(III)的等温吸附可用Langmuir等温模型进行拟合;吸附去除铬(VI)、砷(V)和锑(III)的吸附剂用量分别是0.1g/50mL、0.2g/50mL和0.2g/50mL,适宜pH值分别是1、3、7,吸附剂粒径小于100目。 通过正交实验确定Fe/C-G吸附铬(VI)、砷(V)和锑(III)的优化工艺组合。铬(VI):铬(VI)初始浓度为20mg/L;pH=1;吸附剂投加量为0.15g/50mL;温度为45℃;吸附剂粒径<100目;振荡时间是6h。砷(V):砷(V)始浓度为20mg/L;pH=3;投加量为0.25g/50mL;吸附剂粒径<100目;温度为25℃;振荡时间为6h。锑(III):锑(III)初始浓度为10mg/L;温度为45℃;吸附剂投加量为0.25g/50mL;吸附剂粒径<100目;pH=7;振荡时间为5h。