亚铁铝类水滑石吸附U(Ⅵ)、Cd2+的性能试验研究

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铀等重金属的生产中产生了大量含的U(Ⅵ)、Cd2+等重金属废水,对自然环境构成了严重的潜在威胁。在众多的重金属废水处理方法中,吸附法因其高效性等优点备受关注。水滑石因具有比表面积大、热稳定性、阴离子可交换性等特点受到重视。本研究运用超声共沉淀法制备了亚铁铝类水滑石(Fe(Ⅱ)-Al LDH),用于处理含U(Ⅵ)、Cd2+废水。通过一系列静态吸附实验,研究了初始pH、吸附剂投加量、温度、吸附时间以及目标物初始浓度对Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附U(Ⅵ)、Cd2+效果的影响,并以热力学模型和动力学模型拟合吸附过程来揭示其吸附特性;通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)等表征手段探究吸附剂对U(Ⅵ)、Cd2+的去除相关机理。Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的去除试验表明,当温度为25℃,U(Ⅵ)初始浓度为10mg/L时,Fe(Ⅱ)-Al LDH对吸附U(Ⅵ)的最佳pH为6,Fe(Ⅱ)-Al LDH的浓度为1.0 g/L,对U(Ⅵ)的去除率达到98.08%,吸附平衡时间在2h,饱和吸附量为117.13mg/g。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型(R2≈1)较好地拟合了吸附过程,热力学分析表明,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是自发的放热反应。SEM、FTIR、XPS分析结果表明,吸附前后的Fe(Ⅱ)-Al LDH结构没有发生改变,Fe(Ⅱ)-Al LDH对U(Ⅵ)的吸附是化学吸附为主,氧化还原作用为辅。解吸实验结果证明Fe(Ⅱ)-Al LDH是可重复利用的吸附剂。Fe(Ⅱ)-Al LDH对Cd2+的去除试验表明,Fe(Ⅱ)-Al LDH吸附Cd2+的最佳p H为7,当温度为30℃,投加量为1.0 g/L,Cd2+初始质量浓度为10mg/L时,对Cd2+的去除率达到98.3%,反应在80min达到平衡,饱和吸附量为122.3mg/g。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型(R2≈1)较好地拟合了吸附过程,热力学分析表明Fe(Ⅱ)-Al LDH对Cd2+的吸附是自发的放热反应。SEM、FTIR分析结果表明,吸附前后的Fe(Ⅱ)-Al LDH结构没有发生改变,Fe(Ⅱ)-Al LDH对Cd2+的吸附是化学吸附,解吸实验证明Fe(Ⅱ)-Al LDH在处理重金属污染水中可被重复利用。
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