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化学专业毕业论文

学士学位论文题目:磁性Fe3O4负载含N、O类吸附剂对Ni(II)和Cd(II)的吸附性能姓名王婷院系化学与材料科学学院专业高分子材料与工程年级2010学号***********指导教师牛余忠2014年6月3日独创声明本人郑重声明:所呈交的毕业论文,是本人在指导老师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果,成果不存在知识产权争议。

尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。

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作者签名:二〇一四年六月三日毕业论文使用授权声明本人完全了解鲁东大学关于收集、保存、使用毕业论文的规定。

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(保密论文在解密后遵守此规定)论文作者(签名):二〇一四年六月三日毕业论文成绩评定表化学与材料科学学院将总成绩由百分制转换为五级制,填入本表相应位置。

磁性Fe3O4负载含N、O类吸附剂对Ni(II)和Cd(II)的吸附性能王婷(化学与材料科学学院鲁东大学烟台 264025)摘要:本文以均相、异相两种负载N、O的磁性Fe3O4为吸附剂(HO-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP和HE-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP),研究了其对金属离子的吸附性能,主要考察了溶液pH值、温度、时间、Cd(II)和Ni(II)初始浓度及混合离子对吸附Cd(II)和Ni(II)的影响。

静态吸附结果表明,吸附剂对Cd(II)和Ni(II)的吸附性能较好。

静态吸附所测的金属离子吸附时为HO-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP吸附量大。

pH 值影响表明,该系列吸附材料对Cd(II)和Ni(II)的最佳吸附pH值都为6。

等温吸附结果表明,随温度及浓度的升高,其对Cd(II)和Ni(II)的吸附量均增大,该系列吸附剂对Cd(II)和Ni(II)的吸附均符合Langmuir 模型,为单分子层吸附、化学吸附。

热力学表明HO-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP和HE-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP 对Ni2+、Cd2+、Pb2+的等温吸附是一个吸热的过程,温度升高可以加快这一过程。

动力学研究表明,吸附材料对Cd(II)和Ni(II)的吸附过程均符合拟二级动力学模型,为液膜扩散控制过程。

关键词:磁性;四氧化三铁;吸附;金属离子Study on the adsorption properties of nitrogen and oxygen containing magnetic Fe3O4 forCd(II) and Ni(II)Wang ting(School of Chemistry and Materials Science Ludong University Yantai 264025) Abstract: In the present study, a series of nitrogen and oxygen containing magnetic Fe3O4 were used for the adsorption of Cd(II) and Ni(II) . The effect of pH, temperature, time, initial Cd(II) and Ni(II) ion concentration, and coexist metal ions on the adsorption of Cd(II) and Ni(II) were investigated. Results indicate that the adsorption capacities for Cd(II) and Ni(II)were better than others. The adsorption capacities for those coexist metal ions follows the order of HO-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP.The optimum pH value for the adsorption of Cd(II) and Ni(II)was 6.0. The isotherm adsorption for Cd(II) and Ni(II)showed the adsorption capacities were increases with the increasing of temperature and concentration. The isotherm adsorption was fitted well by Langmuir model indicated the adsorption process was carried out by monolayer, and is of chemical ion-exhange mechanism. The thermodynamic reveals that the adsorption process of Ni(II) and Cd(II) on HO-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP and HE-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP has a spontaneous nature and can be promoted by increasing the temperature. Kinetics adsorption shows that the adsorption behavior of HO-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP and HE-Fe3O4@SiO2-GPTS-AP forCd(II) and Ni(II) follow the pseudo-second- order kinetic model and the adsorption was controlled by film diffusion process.Key Words: Magnetic; Ferroferric oxide; Adsorption; Adsorption; Metal ions目录1前言 02 实验部分 (2)2.1实验仪器与试剂 (2)2.2金属离子的配制 (2)2.3对金属离子的吸附性能的测定 (2)2.3.1对金属离子静态吸附性能 (3)2.3.2 pH值对Ni2+和Cd2+吸附性能的影响 (3)2.3.3 Ni2+和Cd2+的吸附动力学............................ 错误!未定义书签。

2.3.4 Ni2+和Cd2+的等温吸附 (3)3结果与讨论 (4)3.1对金属离子的静态吸附性能 (3)3.2 pH值对Ni2+和Cd2+吸附性能的影响 (5)3.3 Ni2+和Cd2+的吸附动力学 (6)3.4 Ni2+和Cd2+的等温吸附 (8)4结论 (13)参考文献: (13)致谢 (14)1前言随着现代工农业的快速发展,重金属的应用也越来越广泛。

随之带来的重金属污染问题也日趋严重。

它包括大气、土壤、水体的重金属污染,其因具有隐蔽性、长期性和不可逆转性等特点而备受关注[1]。

大气重金属污染主要来源于化石燃料的燃烧和金属冶炼过程中的释放,重金属可以通过人或动物的呼吸作用进入食物链。

土壤重金属污染的产生主要是因为人为的过度施用化肥、农药,这会致使土壤肥力下降、作物产量品质降低,甚至某些重金属会在土壤中转化为毒性更大的甲基化合物进入到农作物当中,最终危害人体健康[2-5]。

水体重金属污染主要是由于工业废水、生活污水未经合理处理而肆意排放造成,并且物排放源主要集中在大、中城市,人口相对密集,它会通过日常饮用水、食用被污水灌溉过的果蔬等途径在人体中富集,进入人体的重金属会与体内有机成分结合成络合物或螯合物,从而对人体产生危害[6-8]。

镍和镉在工业生产中应用比较广泛,因而也就是重金属污染的重要元素。

重金属镍接触人体皮肤会引起皮炎,人体血液中镍含量超标严重时可引起中枢神经系统和呼吸系统紊乱,长期接触、吸入镍化物会有致癌后果[9]。

镉中毒会使肾功能受到破坏,肾小管对低分子蛋白再吸收功能发生障碍,糖、蛋白质代谢发生紊乱,引发尿蛋白症、糖尿病;镉进入呼吸道可引起肺炎、肺气肿,作用于消化系统则引起肠胃炎,镉中毒者常常伴有贫血,骨骼中有过量镉积累会使骨骼软化、变形、骨折、萎缩,镉中毒还会引起癌症[10]。

因此,对废水中镍、镉重金属离子进行合理处理迫在眉睫。

在建设生态文明社会,实现可持续发展的进程中,我们要切实做到保护环境,对废水排放严格标准化,积极研究有效的废水重金属污染处理办法。

目前,处理重金属污染废水的主要方法的有电化学法、沉淀法、膜分离法、氧化还原法、光催化法、超临界流体萃取法、吸附法等[11-15]。

其中电化学法耗电量大,不太适合大批量处理;沉淀法因需要加入沉淀剂容易造成水体的二次污染;膜分离法、光催化法和超临界流体萃取法虽然处理效率都比较高,但其成本太高,不适合大规模工业废水处理。

而吸附法因为操作简单、使用方便在废水处理中得到广泛应用。

吸附法包括物理吸附法、化学吸附法、生物吸附法。

目前工业废水处理常用的吸附剂有活性炭、粘土类吸附剂、高分子吸附剂、生物吸附剂等。

但许多吸附剂也会存在吸附效率低、易产生二次污染等问题,因此如何提高吸附剂的吸附效率、选择性和重复利用率是大批量处理工业废水面临的严重挑战。

近年来,国内外研究工作者对环境矿物材料在水污染治理中的应用产生研究兴趣,并取得了较多研究成果[16]。

环境矿物材料是一类由矿物及其改性产物组成的,能有防止、修复环境污染功能的矿物材料。

如沸石、蒙脱石、海泡石、硅藻土等在吸附处理中金属废水中已得到越来也广泛的应用,并取得不错的效果。

环境矿物材料具有较大的比表面积,对重金属离子具有吸附作用、离子交换作用和化学活性作用。

利用环境矿物进行重金属废水处理,具有成本低廉、效果显著且二次污染小等优点而得到广泛的应用[17]。

不同的天然矿物材料在处理重金属废水过程中的表现不同。

戚洪彬[17]等用沸石进行水的软化实验,结果表明当溶液为中性或弱酸性、Ca2+、Mg2+的初始浓度分别为3.924mg/L和1.069 mg/L、沸石用量为100 g 时,吸附率可达98 %和94 %。

黄谨晖等人[18]对海泡石吸附废水中Cu2+的可能性和吸附效果进行研究。

结果表明,当吸附剂用量为1g/100ml、溶液中Cu2+浓度在1mg/l以下, 去除率可达9 9%。

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