【摘 要】
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工业生产中含有重金属和有机染料废水的排放,使得土壤和水体受到污染,严重破坏了自然界的生态平衡。羟基磷灰石（HAP）是一种环境友好型材料,对污染物有良好的吸附能力。此外,HAP还具有制备工艺简单,成本低,原料来源广等优势,但也存在分散性不好、吸附时易团聚的缺陷。腐植酸（HA）是一类广泛存在于自然界中的有机质,有良好的吸附性能并具有胶体性质,在水溶液中有很好的分散性,可作为复合材料与HAP进行复合,改
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工业生产中含有重金属和有机染料废水的排放,使得土壤和水体受到污染,严重破坏了自然界的生态平衡。羟基磷灰石（HAP）是一种环境友好型材料,对污染物有良好的吸附能力。此外,HAP还具有制备工艺简单,成本低,原料来源广等优势,但也存在分散性不好、吸附时易团聚的缺陷。腐植酸（HA）是一类广泛存在于自然界中的有机质,有良好的吸附性能并具有胶体性质,在水溶液中有很好的分散性,可作为复合材料与HAP进行复合,改善HAP的团聚问题。本研究通过引入Mg（NO3）2对HAP进行掺杂改性,得到Mg-HAP复合物后再与HA进行复合,制备出Mg-HAP-HA复合吸附剂。以Pb（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Cr（Ⅵ）、亚甲基蓝（MB）、罗丹明B（Rh B）为目标污染物进行吸附实验,考察复合吸附剂的吸附性能。根据Mg-HAP-HA复合吸附剂对Pb（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Cr（Ⅵ）、MB、Rh B的吸附动力学、热力学模型拟合结果,吸附前后材料的表征（SEM、FT-IR、XRD、BET）,探讨Mg-HAP-HA复合吸附剂对吸附质的吸附机理。主要研究结果如下:（1）从腐植酸钠固体中提取出HA,选用Mg（Ⅱ）作为掺杂离子对HAP进行掺杂改性,通过静态吸附实验筛选出Mg:（Ca+Mg）摩尔比为0.2时吸附性能最佳。将筛选出来吸附性能最佳的Mg-HAP与HA进行复合,制备出Mg-HAP-HA复合吸附剂。（2）通过单因素实验,研究了HA、Mg-HAP和Mg-HAP-HA对Pb（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Cr（Ⅵ）、MB、Rh B的吸附性能,确定了最佳的吸附条件。结果发现Mg-HAP-HA复合吸附剂对目标污染物的吸附效果优于HA、Mg-HAP。Mg-HAP-HA对Pb（Ⅱ）、Ni（Ⅱ）、Cr（Ⅵ）、MB、Rh B吸附过程符合准二级动力学模型和Temkin等温模型,吸附过程以化学吸附为主,吸附热随表面覆盖度呈线性下降。颗粒内扩散模型表明吸附过程由液膜扩散和内扩散共同控制。（3）循环再生实验研究了Mg-HAP-HA复合吸附剂的再生性能,结果表明Mg-HAP-HA对Pb（Ⅱ）和Cr（Ⅵ）仅能有效循环吸附两次,再生性能较差;对Ni（Ⅱ）可以有效循环吸附三次;对MB可以有效循环吸附三次;对Rh B可以有效循环吸附四次。根据实验可以看到Mg-HAP-HA的再生性能不佳,是由于对吸附质主要为化学吸附,难以解吸。（4）通过SEM、FT-IR、XRD、BET等表征手段对复合前后的吸附剂进行表征分析。结果表明Mg-HAP包覆在HA表面,改善了Mg-HAP易团聚的问题。Mg-HAP与HA进行复合后,表面活性基团增多,同时晶体结构并未发生改变。同时由实验结果得知,经过与腐植酸复合后,引入了大量的活性基团,有效提升了对有机染料的吸附性能。分析吸附机理得知,复合吸附剂对Pb（Ⅱ）的吸附过程以溶解沉淀、离子交换和配合作用为主,伴有物理吸附;对Ni（Ⅱ）的吸附过程主要以离子交换和配合作用为主,伴有物理吸附;对Cr（Ⅵ）的吸附过程主要包括物理吸附、静电吸附以及配合作用;对MB和Rh B的吸附过程主要包括物理吸附、静电吸附、氢键作用、π-π相互作用。
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