论文部分内容阅读
铬(Chromium)是广泛存在于自然界的一种元素,具有可变氧化数,主要以cr(Ⅲ)和cr(Ⅵ)两种形态存在于环境中。cr(Ⅵ)具有高毒性和高迁移性,对人类和环境有着严重的污染和毒害作用。由于铬(cr)的特殊物理和化学性质,铬及其化合物是冶金、金属加工、电镀、制革、颜料和有机合成等行业中常用的基本原料。在这些行业的生产过程中产生的大量含铬废渣、废气和废水因不能有效地控制或不合理的排放,导致了我国许多地区存在着严重的铬污染问题。动态吸附法因更接近自然条件,且具有高效、无害和无二次污染等优点而受到广泛关注。本文主要研究不同流速、pH以及干扰离子等因素对生物合成施氏矿物动态吸附Cr(Ⅵ)的影响及其吸附机理。本论文分为两部分：第一部分：利用嗜酸性氧化亚铁硫杆菌Acidithtobacillus ferrooxidans LX5催化氧化FeSO4合成施氏矿物,借助X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)等方法对产物形貌结构和组成进行分析表征。结果表明合成产物为施氏矿物。第二部分：在室温条件下,通过动态实验研究了不同浓度、不同pH条件以及不同干扰离子对施氏矿物吸附cr(Ⅵ)的影响,并结合吸附过程中溶液pH的变化分析其吸附机理。结果表明随着cr(Ⅵ)的浓度增加,施氏矿物对cr(Ⅵ)吸附量随之增加；不同pH值影响施氏矿物的表面电荷和Cr(Ⅵ)的存在形态,从而影响施氏矿物的吸附行为,主要通过改变溶液中Cr(Ⅵ)的存在形态来影响吸附效果。相同pH条件下,不同常见阳离子对施氏矿物的吸附行为几乎不产生影响；专性吸附能力较强的H2P04-对吸附效果产生极为明显的影响,S042-次之,N03-也几乎不产生影响。试验最终确定pH6.0为最佳吸附pH值,并推测cr(Ⅵ)被吸附时是进入施氏矿物中铁配位壳层的内Helmoltz层,形成了内层络合物,即通过离子交换的方式被施氏矿物吸附于矿物内部结构中。由此导致被吸附的Cr(Ⅵ)很难被洗脱下来。另外,在室温、pH=6.0的条件下,通过动态实验研究了不同流速以及不同矿物用量对施氏矿物吸附Cr(Ⅵ)的影响及其机理。结果表明矿物用量对施氏矿物动态吸附cr(Ⅵ)有明显影响,随着矿物量的增加(0.05g-0.2g),理论吸附量由34.02μmol增加到91.85μmol,而吸附速率常数(KYN)在用量为0.1g时达到最大值；流速也是动态吸附过程中一个重要的影响因素,随着流速的增加,吸附量和吸附速率均先增加后减小,并且都在1.0mL/min的流速条件下达到最大值。最终确定最佳流速为1.0mL/min,最佳矿物用量为0.1g。对比Tcal、Texp以及qcal、qexp两组数据可知施氏矿物动态吸附Cr(Ⅵ)的流出曲线可以用Yoon-Nelson模型很好的拟合。论文最后对吸附试验前后施氏矿物的红外图谱进行对照,发现施氏矿物吸附Cr(Ⅵ)后结构中的SO42-大大减少,并且吸附后的图谱中明显多出两个cr(Ⅵ)的红外吸收峰。