高鐵酸鉀及錳鉀礦型化合物的合成、表征及在水處理中的應(yīng)用研究.pdf

1、研究經(jīng)濟(jì)、低耗、效率高的污水處理技術(shù)和藥劑在環(huán)境治理方面具有重要意 義。高級(jí)氧化技術(shù)(Advanced oxidation Processes,AOPs)作為進(jìn)近10年來迅速發(fā)展 的新技術(shù)，因其適用范圍廣，氧化處理迅速?gòu)氐椎忍攸c(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于有機(jī)廢水， 尤其是對(duì)生物有較大毒性或難生化降解的治理。 本文研究了新型多功能水處理劑—高鐵酸鉀(K2FeO4)以及高效吸附材料— 錳鉀礦型化合物的合成制備工藝，同時(shí)采用多種先進(jìn)分析技術(shù)對(duì)其

2、化學(xué)、物理及 環(huán)境等屬性進(jìn)行了表征。對(duì)高鐵酸鉀化學(xué)氧化去除難降解有機(jī)污染物，如氯酚、 苯胺、硫脲、喹啉等的效能及可能的機(jī)理進(jìn)行了研究；對(duì)不同條件下合成的錳鉀 礦型化合物對(duì)重金屬鉛離子的吸附進(jìn)行了研究，并對(duì)吸附反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探 討。 以次氯酸鹽氧化法為基礎(chǔ)，研究了高鐵酸鉀的實(shí)驗(yàn)室制備工藝，得到了大顆 粒的K2FeO4結(jié)晶，并明顯縮短了沉降、過濾和洗滌所需時(shí)間，簡(jiǎn)化了純化步驟， 同時(shí)選用環(huán)境友好溶劑替代了傳統(tǒng)工藝中有毒有害

3、的有機(jī)溶劑，為實(shí)現(xiàn)K2FeO4 的工業(yè)化生產(chǎn)提供了有價(jià)值的參考。并以UV-VIS、IR和XRD等手段對(duì)其進(jìn)行 了表征。 研究了H+、自身濃度、ClO-及其他共存離子對(duì)于其在水溶液中的穩(wěn)定性的 影響，結(jié)果表明高鐵酸鹽水溶液的穩(wěn)定性受體系pH的影響極大，當(dāng)pH小于8 時(shí)，高鐵離子Fe(Ⅵ)不能穩(wěn)定存在，迅速分解為Fe(Ⅲ)，發(fā)現(xiàn)少量次氯酸鹽的存 在可以增加高鐵酸鉀的穩(wěn)定性。 K2FeO4具有極強(qiáng)的氧化能力，在氧化降解有機(jī)污染物

4、方面有著廣闊的應(yīng)用 前景。本文進(jìn)一步研究了高鐵酸鉀對(duì)苯酚、氯酚、苯胺、硫脲及喹啉等有機(jī)污染 物的氧化降解，并借助UV-VIS、HPLC和GC-MS等手段對(duì)有機(jī)物降解的過程及 產(chǎn)物進(jìn)行分析，提出了各自的氧化降解途徑。 本文利用快速沉淀法和慢速沉淀法合成了錳鉀礦型化合物，表征結(jié)果表明： 它們?cè)诮M成、比表面積、孔徑和表面形貌等方面存在著較大的差異?？焖俪恋砗?成產(chǎn)物為錳鉀礦的一相體系，而慢速沉淀合成產(chǎn)物是錳鉀礦和二氧化錳的兩相體

5、 系。兩者的比表面積分別為114.6 m2·g-1和68.0 m2·g-1；孔徑也有所不同，分 別為22.7nm和19.7nm。 研究了人工合成錳鉀礦在不同條件下，對(duì)水溶液中鉛離子吸附能力的影響， 并對(duì)吸附反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了初步探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：合成錳鉀礦在較高溫度，中 性pH值，低粒徑的條件下對(duì)鉛離子具有較強(qiáng)的吸附作用。當(dāng)鉛離子濃度小于 300mg/L時(shí)，吸附等溫線符合Langmuir吸附模型，最大理論吸附量為 126.58

6、mg/g。當(dāng)鉛離子濃度不大于50mg/L，pH=5～7，合成錳鉀礦投加量為2g/L 時(shí)，鉛的去除率達(dá)到95％以上。通過對(duì)酸性條件下Pb(Ⅱ)合成錳鉀礦表面解吸動(dòng) 力學(xué)的研究，發(fā)現(xiàn)解吸反應(yīng)與吸附反應(yīng)動(dòng)力學(xué)相似，也是一個(gè)二階段的過程，即 初始的快速解吸之后伴隨著一個(gè)緩慢的釋放過程。在快速解吸階段，30min內(nèi)解 吸量即已達(dá)到50％。吸附鉛沒有完全解吸，有近48％殘留在錳鉀礦表面，即解 吸和吸附過程不是完全可逆的。解吸過程可以用一級(jí)