多孔二氧化锆纳米材料的制备与砷吸附性能表征
文献类型：学位论文
| 作者 | 崔航 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2012 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 尚建库 ; 李琦 |
| 关键词 | As(III)As(V) 砷吸附 ZrO2• xH2Oam-ZrO2 水热方法 ZrO2/Fe2O3 As(III) As(V), arsenic removal, ZrO2• xH2O, am-ZrO2, hydrothermal process |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | "简单和低成本的水热和热处理方法合成了晶化纳米ZrO2•xH2O。砷吸附试验研究发现，纳米ZrO2•xH2O对As(III)和 As(V)，不论是实验水还是自然水，都有较高的吸附性能。在pH为7的中性环境下，低平衡浓度砷溶液中纳米ZrO2•xH2O对As(III)和As(V)的吸附量分别为0.6mgg-1和3.6mgg-1，高平衡浓度砷溶液中对As(III)和As(V)的吸附量分别为47mgg-1和29mgg-1。 简单和低成本的水热方法合成了无定形纳米am-ZrO2。砷吸附试验研究发现，纳米am-ZrO2对实验含砷水或自然含砷水中的As(III)和As(V)具有更加高效的移除效果。纳米am-ZrO2在pH7时低平衡浓度砷溶液中As(III)和As(V)吸附量分别为0.92mgg-1和5.2mgg-1；高平衡浓度砷溶液中As(III)和As(V) 吸附量分别为83.2mgg-1和32.5mgg-1。当吸附剂加载量非常低仅有0.1g-1L时，纳米am-ZrO2 就可以将80ppb的阳宗海自然水降到MCL饮用水标准。在溶液中存在超高浓度竞争离子时，ZrO2•xH2O和am-ZrO2也能吸附砷。 通过改变NH3H2O条件及水热温度调控制备am-ZrO2的比表面积。研究发现，在较快的沉淀剂加入速度下、70ml氨水制备的纳米am-ZrO2结构较疏松、孔较多、且比表面积较大。最高的比表面积为488m2g-1。当氨水加入量为70ml时使溶液中存在高浓度的NH3H2O、OH-/NH4+/Cl-，从而在较宽的温度范围130 oC-170 oC条件下制备的ZrO2比表面积高达488m2g-1。并研究了其砷吸附效果。在较低平衡浓度0.01mgL-1 As(III)溶液、pH7条件下，纳米ZrO2对As(III)的吸附量为4.89mgg-1，是第四章制备的ZrO2的As(III)吸附量的5.3倍。在高平衡浓度下，As(III)吸附量也提高到133.4mgg-1。 为了从水溶液中移除吸附剂并减少纳米材料扩散到环境中，本文还尝试将纳米ZrO2•xH2O和am-ZrO2负载到玻璃纤维布上，结果表明分散到玻璃纤维布上的ZrO2•xH2O和am-ZrO2具有更好的除砷效果。为了更好的从水溶液中移除吸附剂，本文制备了一种新的砷吸附剂-磁性纳米粒子ZrO2/Fe2O3，此复合材料不但降低了成本而且具有较强的磁性，可以实现处理砷后从水溶液中磁性分离。铁掺杂量为0.0035mol时，制备的材料比表面积高（450m2 g-1），且As(III)吸附量较高为22mg g-1。 本文用新的方法制备了一种氧化锆球形颗粒，此材料是通过成本较低的琼脂材料（海藻中提取）为模板剂制备的。所制备的氧化锆球（平均直径0.6mm）为高比表面（98 m2/g）纳米多孔结构材料。并进行了固定床砷吸附实验与模拟。通过实验计算与模拟验证，得到孔扩散系数以及外部质量传输系数分别为Dp=3.8X10-6cm2s-1，Kf=3.5X10-3cm/s。并利用这些参数和PSDM模型进行预测三价和五价完整砷吸附效果。 关键词：As(III)，As(V)，砷吸附，ZrO2•xH2O，am-ZrO2，水热方法，ZrO2/Fe2O3，PSDM模型" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64445]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 崔航. 多孔二氧化锆纳米材料的制备与砷吸附性能表征[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2012. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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