介孔三氧化二鋁制備及吸附性能研究

1、洛陽理工學(xué)院畢業(yè)論文介孔三氧化二鋁的制備及吸附性能研究姓 名朱澤楷系（部）環(huán)境工程與化學(xué)系專 業(yè)環(huán)境工程指導(dǎo)教師陳華軍2013年6月2日介孔三氧化二鋁的制備及吸附性能研究摘要印染廢水色度高、組成復(fù)雜、有機(jī)物含量高，是較難處理的工業(yè)廢水之一， 而對廢水中染料的脫色是印染廢水處理過程中首先需要解決的關(guān)鍵問題。吸附法 因其操作簡單、方便有效等特點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用到印染廢水的脫色處理中。本文采用以PEG(2 000)為模板，AI(NO3)39出0為原料，CO(NH2)2為沉 淀劑，在水熱條件下的方法合成 AI2O3介孔纖維，研究AI2O3介孔纖維對亞甲基藍(lán) 的吸附特性，包括吸附動力學(xué)和吸附等溫線。介孔A

2、I2O3對亞甲基藍(lán)的吸附等溫式符合 Freundlich等溫式，不遵循Langmuir 單分子層等溫吸附方程，遵循 BET多分子層吸附等溫方程，故吸附為多分子層吸 附。在吸附動力學(xué)的五種模型中，AI2O3對亞甲基藍(lán)的吸附符合準(zhǔn)二級吸附動力 學(xué)方程，相關(guān)系數(shù)R2大于0.99。關(guān)鍵詞：介孔，三氧化二鋁，制備，水熱法，亞甲基藍(lán)染料，吸附Preparation and adsorption properties of activated aluminaABSTRACTPrinting and dyeing wastewater with high, complex composition, high

3、organic content, is one of the in dustrial wastewater is difficult to be treated, and the decolorization of dye wastewater is a key issue and must be solved in the process of printing and dyeing wastewater treatment. Adsorption method because of its simple operation, convenient and effective, is wid

4、ely applied to the decolorization of dyeing wastewater. This paper uses PEG (2000) as template, Al (NO3) 3 9H2O as raw materials, CO (NH2) 2 as precipitant, under hydrothermal conditions of synthesis of Al 2O3 mesoporous fiber, Al 2O3 mesoporous fiber on the adsorption characteristics in clud ing ad

5、sorpti on kin etics and adsorptio n isotherm.AL 2O3 on the isothermal adsorption of methylene blue in accordanee with Freun dlich isotherm, do not follow the Lan gmuir mono layer adsorpti on isotherm equation, follow the BET multi molecular layer adsorption isotherm equation, the adsorption of multi

6、molecular layer adsorption. In the five model the adsorption kinetics of AI2O3 on the adsorption of methylene blue, with the two stage adsorption kinetic equati on, correlati on coefficie nt R2 is greater tha n 0.99.Keywords: mesoporous AI2O3, oxidation, hydrothermal synthesis methylene blue, adsorb

7、ention目錄第1章 染料廢水的來源、特點(diǎn)及其處理方法 31.1我國染料廢水的來源 31.2染料的種類及染料廢水的特點(diǎn)31.2.1染料的分類3122染料廢水特點(diǎn)31.3染料廢水的危害 31.4染料廢水脫色處理技術(shù)研究進(jìn)展41.5本實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容6第2章活性氧化鋁的制備72.1試劑和儀器72.2合成方法及原理2.3實(shí)驗(yàn)步驟8第3章AI2O3吸附等溫線研究 103.1樣品的吸附實(shí)驗(yàn)103.1.1亞甲基藍(lán)濃度的測定103.1.2吸附實(shí)驗(yàn)方法 103.1.3吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果113.2 AI2O3的吸附等溫線研究 113.2.1 吸附等溫線理論113.3吸附等溫線小結(jié)15第4章AI2O3對亞甲基藍(lán)吸附動力

8、學(xué)研究 164.1吸附動力學(xué)理論164.2實(shí)驗(yàn)部分174.2.1實(shí)驗(yàn)儀器174.2.2吸附動力學(xué)的實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果 174.3動力學(xué)小結(jié)20結(jié)論22謝辭23參考文獻(xiàn)24外文資料翻譯錯誤！未定義書簽。水是生命之源，是人類賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)，沒有水就沒有生命。水資源合理的利用可使萬頃良田增產(chǎn)，如果利用不當(dāng)，會造成良田建 華或沙漠化直至廢棄。排除了大量污染物，污染了水體環(huán)境，不合理開發(fā) 地下水，造成地面沉降，海水倒灌；破壞森林植被、盲目開墾草山、草地 而導(dǎo)師水土流失，河流干枯量懸殊，泥沙於塞水庫和河道，同時降低了水 資源的利用率，導(dǎo)致紅旱災(zāi)害加劇；生態(tài)平衡破壞給水資源利用帶來更大 困難加劇了淡水

9、的污染和供水的緊張。因此，水資源利用和環(huán)境緊密相連，水環(huán)境的研究迫在眉睫。我國人均水資源擁有量大約為2260立方米每年，是世界平均水平的1/4。地區(qū)分布很不均勻，北方地區(qū)人均水資源擁有量僅為260-490立方米每年，低于全國人均水平的1/5。尤其是華北地區(qū)人口稠密，經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)，工農(nóng)業(yè)生 產(chǎn)發(fā)展迅猛，目前成為全國缺水最嚴(yán)重的地區(qū)之一。另外，我國降水的年際 變化很大，年內(nèi)分布不均，這種情況更加重了水資源調(diào)節(jié)利用的困難，對生 產(chǎn)和人民生活尤其不利。水資源的上述特點(diǎn)導(dǎo)致我國大部分地區(qū)都出現(xiàn)水資 源短缺問題。因?yàn)槿彼?，我國的現(xiàn)代化建設(shè)和居民生活水平的提高均受到了 限制。而與此同時，我國有限的水資源正日

10、益受到污染，水生態(tài)平衡正受到 嚴(yán)重破壞。自從1985年以來，我國每年都有 350-400億噸左右的污水排放，大 約有80%的生活污水未經(jīng)處理直接排放，50%左右的工業(yè)廢水未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。全國532條主要河流中大約有 82%受到不同程度的污染；全國有監(jiān)測系統(tǒng) 的1200條河流已經(jīng)有850條受到污染；90%以上城市水域受到嚴(yán)重污染。目前,我國七大水系的水質(zhì)惡化程度還在繼續(xù)加劇，范圍也正在擴(kuò)大。所有這些導(dǎo) 致了可利用水源的進(jìn)一步減少和水資源供需矛盾的加劇，給經(jīng)濟(jì)造成巨大損 失，對人民健康產(chǎn)生嚴(yán)重影響和潛在威脅2。近年來印染廢水脫色研究十分活躍，根據(jù)處理方法不同可分為：（1）物化法，如混凝、電解、氧化

11、還原、氧化法、電化學(xué)技術(shù)，吸附、離子交換法、膜分離法等，以及物理化學(xué)作用 脫色、降低化學(xué)需要量（COD ）、生物需氧量（BOD）25 ； （ 2）生化法，如厭氣濾池、生物氧化溝、生物絮凝、活性污泥法、生物膜法、生物過濾、 生物吸附、生物固定化技術(shù)等，利用微生物氧化、分解、吸附水中有機(jī)物而 凈化廢水23。第1章 染料廢水的來源、特點(diǎn)及其處理方法1.1我國染料廢水的來源染料廢水大部分由印染廠排放。印染處理的四個工序都排出廢水，預(yù)處理階段（包括燒毛、退漿、煮煉、漂白、絲光等工序）要排出退漿廢水、漂白廢水和絲光廢水，染色工序排出染色廢水，整理工序則排出整理廢水3，印花工序排出印花廢水和皂液廢水。染料廢

12、水的主要成分是染色廢水3-601.2染料的種類及染料廢水的特點(diǎn)1.2.1染料的分類在上述四類印染工序排出的廢水中，染整加工過程染色工序排出的廢 水最多影響最大。其中含多種染料。這些染料按離子特性可分為三類：陽 離子型、陰離子型、非離子型1.2.2染料廢水特點(diǎn)廢水中的有機(jī)物絕大部分是以苯、萘、蒽、醌等芳香團(tuán)作為母體，并 帶有色基團(tuán)，顏色非常深，色度達(dá)500-500000 ,有很強(qiáng)的污染感；因?yàn)樯a(chǎn)過程及分子結(jié)構(gòu)的需要，染料物質(zhì)及中間體分子往往含有極性基團(tuán)，增 強(qiáng)了水溶性，使物質(zhì)流失量加大，導(dǎo)致COD加大，一般可達(dá) 1000-73000mgL-1;廢水的含鹽量較高，很多廢水呈酸性，也有一小部分呈堿

13、性；隨 著染料品種的增加，并不斷增強(qiáng)其抗光解，抗氧化，抗生化降解的性能， 這些染料廢水變得越來越難處理，一般的普通方法更難以處理；染料廢水 中又以染料中間體廢水最難處理，染料廢水是環(huán)境工作者一直未能有效解 決的的難題。1.3染料廢水的危害染料廢水主要有以下幾種特點(diǎn)：1 染料廢水的色度高。使受納水體外觀嚴(yán)重惡化，染料是造成色度的 主要因素。廢水中的染料具有較強(qiáng)的吸光度，從而降低水體透明度，并影 響水中生物的正常生長繁殖，不利于水體自凈，易造成視覺上的污染。2 染料中存在銅、鋅、鉻、鉛、汞等有害重金屬。這些重金屬難以用生化的方法降解，從而它們在自然環(huán)境中具有長期殘留性，并且會通過食 物鏈等危害人類

14、健康，因此有生物富集性，重金屬汞和金屬鎘污染而造成 的“水俁病”、“疼痛病”等公害事件令人觸目驚心。特別是Cr6+被確認(rèn)為是能致癌物質(zhì)，因此我們要嚴(yán)格控制染料廢水的排放。1.4染料廢水脫色處理技術(shù)研究進(jìn)展染料廢水是一種處理量大、色度深、毒性大、化學(xué)需氧量（COD ）高、成分復(fù)雜的有機(jī)廢水，一直是廢水處理領(lǐng)域的難題?？筛爬閮蓚€處理難 點(diǎn)：一是化學(xué)需氧量、生物需氧量高，較難降解；二是色度高，脫色不易， 然而后者是評價廢水處理效果的重要指標(biāo)。因此，印染廢水脫色是印染廢 水處理的關(guān)鍵，脫色方法的研究成為印染廢水處理的重要課題。1.吸附法吸附法主要用于去除水處理中的溶解性的有機(jī)物質(zhì)。根據(jù)固體表面吸 附

15、性質(zhì)的不同，吸附可分為物理吸附、化學(xué)吸附和離子交換吸附三種，然 而大多數(shù)吸附都是上述三種吸附作用的綜合結(jié)果。長久以來，吸附法一直是最重要的水處理方法之一，被人們廣泛應(yīng)用 于各種給水或廢水處理中。利用吸附法去除水中污染物具有以下幾種優(yōu)點(diǎn)：效率高、速率快、適應(yīng)能力強(qiáng)和容易操作。此外，由于吸附劑不溶于水的 特性，吸附只發(fā)生在固體表面，沒有進(jìn)一步發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，所以在水處理 過程中一般不會引入新的化學(xué)物質(zhì)。隨著現(xiàn)有吸附劑性能的不斷完善以及 新型吸附劑的研制成功，吸附法在水處理中的應(yīng)用前景將更加廣闊。吸附劑是決定高效能的吸附處理過程的關(guān)鍵因素，吸附劑要具有吸附能力強(qiáng)、吸附選擇性好、速度快、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、成

16、本低、易回收、易再 生、重復(fù)使用性能等特點(diǎn)。一般工業(yè)吸附劑很難同時滿足這幾個方面的要 求，因此，在吸附處理過程中應(yīng)根據(jù)不同的場合選用不同的吸附劑。目前 常用的吸附材料有如下幾種：活性炭吸附劑、礦物吸附劑、煤及煤渣吸附 劑、離子交換樹脂吸附劑、天然廢料吸附劑等?；钚匝趸X球?yàn)榘咨蛄＃萘看?、物理性能好、?qiáng)度高、無毒、 無味，在水中浸泡不變軟、不膨脹、不破裂，使用完全可靠，易再生、壽 命長，經(jīng)本除氟劑凈化后的水，能達(dá)到國家規(guī)定的飲水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，除氟效 果顯著，可作為飲用水除氟或其它工業(yè)裝置中的除氟。本品用作高氟水的 除氟劑，是一種具有巨大比表面積的分子吸附劑。當(dāng)原水的PH值和堿度較低時，除氟容

17、量較高，大于3.0mg/g，價格比合成樹脂低，還可用于飲水除砷。粒徑較小可使產(chǎn)品外表面積比較大，一般為1-3mm，使用時與水有較大的接觸面積。比表面積指標(biāo)高達(dá)170m2/g以上，微孔數(shù)量巨大，可保證對水中的氟離子有很強(qiáng)的吸附能力和較高的除氟除砷容量?；钚匝趸X是當(dāng)前世界上大量使用的無機(jī)化工產(chǎn)品之一。由于活性氧化鋁 具有多孔結(jié)構(gòu)，高比表面積且處于不穩(wěn)定的過渡態(tài)，因而具有較大的活性。在石油化工、化肥工業(yè)中，廣泛用作催化劑、催化劑載體?；钚匝趸X又 具有吸附特性，因而用作氣體和液體的干燥劑、氣體凈化的吸附劑、飲水 除氟劑、工業(yè)污水的顏色和氣味消除劑等。3. 混凝法混凝法是向廢水中添加一定的化學(xué)物質(zhì)，

18、通過物理或化學(xué)的作用，不 易沉降、過濾的污染物，使原先溶于廢水中或呈細(xì)微狀態(tài)，集結(jié)成較大顆 粒以便分離的方法。該法曾被認(rèn)為是最有效最經(jīng)濟(jì)的脫色方法之一?；炷?劑選擇適當(dāng)，可使印染廢水大幅脫色，COD和BOD5值大幅降低，提高被處理后廢水的可生化性，因此混凝法在各種實(shí)際工程設(shè)計中為首選組合技 術(shù)手段，在高濃度印染廢水處理中廣泛應(yīng)用。在印染廢水處理中經(jīng)常選用 的絮凝劑主要包括鋁鹽和鐵鹽兩大系列，此外還有鎂鹽?；炷ǖ闹饕獌?yōu) 點(diǎn)是工藝流程簡單、操作管理方便、設(shè)備投資省、占地面積少、對疏水性 染料脫色效率很高。4. 氧化法氧化法是印染廢水脫色的主要方法之一，一般用于其他方法難以處理 而又急于脫色的高濃

19、度、高色度的印染廢水。該方法脫色的原理是利用各 種氧化手段將染料共軛體系或發(fā)色基團(tuán)破壞而脫色。除常規(guī)的氯氧氧化外，國內(nèi)外研究的重點(diǎn)主要集中在臭氧氧化、過氧化氫氧化、電解氧化和光氧 化方面。按照氧化劑和氧化條件的不同，可將化學(xué)氧化法分為臭氧氧化法、芬頓試劑氧化法和高溫深度氧化法三種。臭氧是良好的脫色氧化劑，對含水溶性染料廢水如活性、直接、陽離 子和酸性等染料脫色率很高，對分散染料也有較好的脫色效果，但對其他 以懸浮狀態(tài)存在于廢水中的還原、硫化染料和涂料，脫色效果較差。芬頓試劑是Fe2+與H2O2的合稱，其脫色的實(shí)質(zhì)是H2O2與Fe2+反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)氧化性游離基 HO-，使染料分子斷鍵而脫色，HO-是

20、目前己知的在水中氧化能力最強(qiáng)的氧化劑。Fen to n試劑在處理廢水過程中除具有氧化作用外，還兼有混凝作用，因此脫色率較高。近年來在染料及染色廢水處理中 得到了日益廣泛的應(yīng)用13,14。5.電化學(xué)技術(shù)電化學(xué)技術(shù)是一種有效處理印染廢水色度、COD、BOD的方法，除陽離子染料外，對其他染料的脫色率均在90%以上。其原理是陽極連續(xù)失去電子，大量的Fe2+進(jìn)入溶液中，形成具有較高吸附絮凝活性的絮凝劑，它 能有效的去除染料廢水中的染料膠體微粒和雜質(zhì)。電化學(xué)法處理印染廢水 具有設(shè)備小，占地少，運(yùn)行管理方便，COD去除率高和脫色效果好等優(yōu)點(diǎn)， 但也有沉淀生成量大及電極材料消耗量大，運(yùn)行費(fèi)用較高等缺點(diǎn)。1.5

21、本實(shí)驗(yàn)的主要內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)采用 PEG ( 2 000)為模板，AI(NO 3)3 9出0為原料，CO(NH 2)2 為沉淀劑，在水熱條件下合成Al2O3介孔纖維，研究 Al2O3介孔纖維對亞甲基藍(lán)的吸附特性，吸附特性包括吸附動力學(xué)和吸附等溫線。第2章活性氧化鋁的制備2.1試劑和儀器實(shí)驗(yàn)所用試劑為 AI(NO 3)3 9出0 (AR,西安試劑廠)，聚乙二醇 PEG2 000( CR，天津可幫化工)，CO(NH 2)2( AR，西安試劑廠)，亞甲基藍(lán) (濃度1g/l)，水為去離子水。水熱反應(yīng)釜( 50mm x 100mm，煙臺科立化工設(shè)備有限公司)，馬弗爐，分析天平，循環(huán)水式多用真空泵，調(diào)速多用振

22、蕩器，亞甲基藍(lán)(濃度1g/l)，離心機(jī)，723分光光度計，超聲波清洗器，電 熱鼓風(fēng)干燥箱。2.2合成方法及原理1、以鋁鹽為原料用 AICI 3 6H2O，Al 2(SO4)3 18H2O，AI(NO 3)3Cl3 9H2O，KAI (SO4)4 24H2O等的水溶液與沉淀劑一氨水、NaOH、Na2CO3等溶液作用生成氧化鋁水合物。AIC13 + 3NH4OH AI(OH)3 + 3NH4CI球狀活性氧化鋁以三氯化鋁為原料有較好的成型性能。實(shí)驗(yàn)多使用該 法制備水合氧化鋁。2、以偏鋁酸鈉為原料偏鋁酸鈉可在酸性溶液作用下分解沉淀析出氫氧化鋁。此原料在工業(yè) 生產(chǎn)上較經(jīng)濟(jì)，是常用的生產(chǎn)活性氧化鋁的路線，

23、但常因混有不易脫除的 Na+，故常用通入CO2的方法制各種晶型的 AI(OH) 3。2NaAIO2 + CO2 + H.O Na2CO3 +2 AI(OH)3 |NaAIO2 + HNO3 + H2O * NaNO3 + AI(OH), j制備過程中有 Al 3+和OH 存在是必要的，其他離子可經(jīng)水洗被除掉。另外還有許多方法，它們都是為制取特殊要求的催化劑或載體而采用的。制備催化劑或載體時，都要求除去S、P、As、Cl等有害雜質(zhì)，否則催化活性較差。本研究采用 PEG( 2 000 )為模板，AI(NO 3)3 9H2O為原料，CO(NH 2)2 為沉淀劑，在水熱條件下合成AI2O3介孔纖維取1

24、0.00gPEG( 2 000)溶于50mL去離子水中形成透明溶液，加AI(NO 3)3 9H2O 8.00g，溶解后加r pH10 * P -A12O3 H2O 給晶CO(NH 2)2 20.00g，溶解后轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，填充度為7080%，在120 C水熱處理24h。反應(yīng)產(chǎn)物自然冷卻后抽濾，分別用去離子水和無水乙醇洗 滌，于90T烘干，研細(xì)得前驅(qū)物。前驅(qū)物經(jīng)900C煅燒得到 Al 2O3介孔纖維。沉淀是制成一定活性和物性的關(guān)鍵，對濾餅洗滌難易有直接影響。其 操作條件決定了顆粒大小、粒子排列和結(jié)晶完整程度。加料順序、濃度和 速度也有影響，沉淀中 pH值不同，得到的水化物則不同。例如：當(dāng)Al3

25、+傾倒于堿液中時，pH值由大于10向小于7轉(zhuǎn)變。產(chǎn)物有各種形態(tài)水化物，不易得到均一形體。如果反向投料，若pH不超過10,只有兩種形體，經(jīng)老化也會趨于一種形體。為此，并流接觸并維持穩(wěn)定pH值，可得到均一的形體。老化是使沉淀形成不再發(fā)生可逆結(jié)晶變化的過程；同時使一次粒子再 結(jié)晶、純化和生長；另外也使膠粒之間進(jìn)一步粘結(jié)，膠體粒子得以增大。 這一過程隨溫度升高而加快，常常在較高溫度下進(jìn)行。洗滌是為了除去雜質(zhì)。若雜質(zhì)以相反離子形式吸附在膠粒周圍而不易 進(jìn)入水中時，則需用水再攪拌情況下把濾餅打散成漿狀物再過濾，多次反 復(fù)操作才能洗凈。若有SO42 存在則難以完全洗凈。當(dāng)pH近于7時，Al(OH) 3會隨水

26、流失，一般應(yīng)維持pH7。2.3實(shí)驗(yàn)步驟(1)用分析天平稱取 10g聚乙二醇溶于 50ml去離子水形成透明溶液(2) 用分析天平準(zhǔn)確稱取AI(NO 3)3 9H2O 8.00g加入溶液中在振蕩器上 震蕩至沉淀溶解。(3) 向溶液中加入 20g尿素并將溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中填充度為70%到 80%。(4) 將反應(yīng)釜置于恒溫干燥箱中在120度下處理24小時。(5) 反應(yīng)產(chǎn)物自然冷卻后抽濾，分別用去離子水和無水乙醇洗滌，將濾紙包裹著沉淀放于干燥箱中在90 C下烘干，研細(xì)得前驅(qū)物。(6) 將前驅(qū)物在馬弗爐中灼燒，通過程序控溫在400攝氏度灼燒3h,在 600攝氏度灼燒3h，在900攝氏度灼燒5h。第3章Al

27、 203吸附等溫線研究3.1樣品的吸附實(shí)驗(yàn)3.1.1亞甲基藍(lán)濃度的測定本實(shí)驗(yàn)采用分光光度法測定亞甲基藍(lán)的濃度，首先需要繪制亞甲基藍(lán) 的標(biāo)準(zhǔn)曲線，配置 1mg/l， 2mg/l ，4mg/l, 6mg/l ，8mg/l的亞甲基藍(lán)溶液, 以去離子水作為參比，用723分光光度計在665nm波長處測定其吸光度，進(jìn)行線性回歸得到標(biāo)準(zhǔn)曲線0.300123456亞甲基藍(lán)濃度c(mg/L)-5-2 G110 0A度光吸圖3-1亞甲基藍(lán)的標(biāo)準(zhǔn)曲線由圖3-1可見，亞甲基藍(lán)濃度在 1.0-5.0mg/L 之間，吸光度與濃度的 線性關(guān)系良好。線性方程為 4-1027 A .131，相關(guān)系數(shù)R2=0.9999 o 3.

28、1.2吸附實(shí)驗(yàn)方法分別稱取 Al2Q0.0193g、0.0390g、0.0599g、0.0802g、0.1016g。倒 入帶塞錐形瓶中，依次編號1、2、3、4、5,向錐形瓶內(nèi)各加入 98ml水,取出后用移液管向3個錐形瓶中各加入2ml的1g/l亞甲基藍(lán)溶液，混合液中亞甲基藍(lán)的濃度為20mg/L。放入超聲波清洗器中分散均化10min，放入振蕩器中振蕩 24h 分別將1-5號錐形瓶中溶液倒入過濾裝置，過濾過程 中發(fā)現(xiàn)，1、2號兩組溶液透過濾紙伴隨濾液流下的還有粒徑很小的粉末，AI2Q粒徑分布廣，過濾效果差，影響測定吸光度，所以，將溶液用離心分 離器分離出澄清液測定吸光度。但是由于倒澄清液時，壁上的

29、粉末會有部 分隨水流沖刷流入比色皿中，測定結(jié)果偏低。仍然過濾后測定吸光度。需 要稀釋的要稀釋后測定。亞甲基藍(lán)起始濃度20mg/l，在665nm波長下，測定其吸光度。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計算剩余亞甲基藍(lán)濃度C。3.1.3吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果亞甲基藍(lán)的初始濃度為20mg/L時。表3-1 1 5號樣品的亞甲基藍(lán)剩余濃度的測定樣品編號12345質(zhì)量m(g)0.01930.03900.05990.08020.1016吸光度A0.3190.1900.1370.1120.094濃度C (mg/L )1.3220.7930.5750.4730.398由上表可見，隨著AI2O3吸附劑的增加，溶液的吸光度逐漸降低，剩余亞甲藍(lán)濃度

30、也隨著降低。表明亞甲基藍(lán)吸附去除率隨著AI2O3吸附劑的增加而增加，但 Al 2O3吸附劑質(zhì)量達(dá)到一定限度時吸附去除率變化的不是 很明顯。3.2 Al 2Q的吸附等溫線研究3.2.1吸附等溫線理論吸附等溫式是在溫度固定的條件下，表達(dá)吸附量同溶液濃度之間關(guān)系的數(shù)學(xué)式。目前已提出不同類型的數(shù)學(xué)式，各有其適用范圍，常用的 有以下兩種：(1)弗里德里希(Freundlich )等溫式:1q 二 kCn 或 Igq = lg k lgC3-1nq平衡吸附量mg/g ; C平衡濃度mg / L一般認(rèn)為：1的數(shù)值一般在0與1之間，其值的大小則表示濃度對吸n附量影響的強(qiáng)弱。1越小，吸附性能越好。丄在0.1:

31、0.5，則易于吸附；丄2nnn時難以吸附。k值可視為C為單位濃度時的吸附量，一般說來，k隨溫度的升咼而降低。（2）朗 格繆爾（Langmuir ）等溫式：qebC 十 / 八 11 1丄1 卡 / c、C 1 x Cccq -或（1）或（2）3-21 bCq q-b C q-q q-b q-q平衡吸附量mg/g ； C平衡濃度mg / L ； q-飽和吸附量mg/g一般C值1時采用（1）式；C值較大時采用（2）式。符合Langmuir 等溫式的吸附為化學(xué)吸附?；瘜W(xué)吸附的吸附活化能一般在40: 400kJ/moL的范圍，除特殊情況外，一個自發(fā)的化學(xué)吸附過程，應(yīng)該是放熱過程，飽K和吸附量將隨溫度的

32、升高而降低。b =亠為吸附與解吸的比例關(guān)系的比Kb值，b為吸附作用的平衡常數(shù)，也稱為吸附系數(shù)，其值大小與吸附劑、吸附質(zhì)的本性及溫度的高低有關(guān)，b值越大，則表示吸附能力越強(qiáng)， 而且b具有濃度倒數(shù)的量綱。該 方程能較好地適合各種濃度，并且式中每一項都 有較明確的物理意義。吸附等溫式是定量研究環(huán)境中膠體對各種元素 遷移的影響的重要方法。BET型它與朗格繆爾（Langmuir ）等溫式的單分子模型不同，brunanuer、emmett、和t-ll-r三人假設(shè)分子在吸附劑表面上能夠連續(xù)重疊、無限的吸附、是一種多分子層吸附，并由此推導(dǎo)出了下列吸附等溫式。BET （ 理 L .（d）c-）吸附等溫線進(jìn)行擬合

33、，qe平衡吸附量qe（Cs -C-） aB aB（mg/g），c平衡濃度（mg/L ） ； q 飽和吸附量（mg/g ）。Cs吸附質(zhì)飽和濃度（亞甲基藍(lán)：1 x 105mg/L ） ； Ce平衡濃度， mg/L。n、k、a、b、B為常數(shù)首先，利用弗 里德里希（Freundlich ）等溫式研究1 5號樣品的吸附行為，按下式計算吸附量:3-3式中：q :吸附量，mg/g ；V :混合液的體積，L ；Co：亞甲基藍(lán)初始濃度，mg/L ；C :亞甲基藍(lán)的平衡濃度，mg/L ；m :吸附劑（Al 2O3）的用量，g。以lgq對IgC作圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下圖nlg C圖3-2 Al 2O3對亞甲基藍(lán)的Freu

34、ndlich吸附等溫線由圖3-2可見，Al 2O3的Freundlich吸附等溫式，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.9969，吸附符合Freundlich等溫吸附。然后，利用Langmuir吸附等溫式研究AI2O3號樣品的吸附行為。以c/q對c作圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下圖圖3-3 Al 2O3對亞甲基藍(lán)的Langmuir吸附等溫線由圖3-3可見，Al2O3Langmuir吸附等溫式，線性相關(guān)系數(shù)R2=0.8280C/q=-0.0082c+0.0236,斜率(1/qe)v 0所以Al 2O3對亞甲基藍(lán)的吸附不符合 Langmuir吸附等溫線。最后，利用 BET吸附等溫式研究 AI2O3號樣品的吸附行為。以Ce/Q

35、e(Cs-Ce)對Ce/Cs作圖，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見下圖Ce/Cs*1000005 2 5 1 5 050.圖3-4 Al 2O3對亞甲基藍(lán) BET吸附等溫線將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)通過 BET多分子層吸附方程擬合計算，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3-4所示?？梢?AI2O3介孔纖維對 Ag +的吸附等溫線符合 BET多分子層吸附方 程，說明吸附為多分子層吸附。3.3吸附等溫線小結(jié)由以上論述可見 Al 2O3對亞甲基藍(lán)的吸附不符合Langmuir吸附等溫線吸附符合經(jīng)驗(yàn)公式Freundlich等溫吸附。并符合 BET多分子層吸附方程，進(jìn)一步說明吸附為多分子層吸附。第4章Al 2O3對亞甲基藍(lán)吸附動力學(xué)研究4.1吸附動力學(xué)理論本文采用

36、的吸附動力學(xué)模型有以下幾種:顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程：q=kt0.54-1q為t時刻的吸附量（mg/g）； t為吸附時間（min）； k為顆粒內(nèi)擴(kuò)散_Q.5速率常數(shù)（mg g min ）準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程：.丄t亠4-2q qe k2 qeqe、q分別為吸附平衡及t時刻的吸附量（mg/g ）；t為吸附時間（min）； k2為準(zhǔn)二級吸附速率常數(shù)（g mg min ）二級動力學(xué)方程：iqe -q=k21qe4-3（mg/g）；t為吸附時間（min）；4-4qe、q分別為吸附平衡及t時刻的吸附量 k2為二級吸附速率常數(shù)（9巾9 min ）Lagergren方程（準(zhǔn)一級吸附動力學(xué)方程）ln qe _q =ln

37、qe _kitqe、q分別為吸附平衡及t時刻的吸附量（mg/g ）；t為吸附時間（min）； kl為準(zhǔn)一級吸附速率常數(shù)（min）二級反應(yīng)模型：C1CC 1 . k C t 0 = 1 k2 Co tCo 1 k2 Co t 或 C4-5C0、C分別為溶液中初始及t時刻溶液的濃度（mg/L） ； t為吸附時間1 1（min） ； k2為二級反應(yīng)速率常數(shù) （mg min ）4.2實(shí)驗(yàn)部分4.2.1實(shí)驗(yàn)儀器KQ5200DB型數(shù)控超聲波清洗器；SHB-B型循環(huán)水式多用真空泵；80-1 離心沉淀器；AR2140電子分析天平；HY-4型調(diào)速多用振蕩器；VIS-723 型可見分光光度計4.2.2吸附動力學(xué)的

38、實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果用分析天平稱取 Al 2O3 0.0610g，放入帶塞錐形瓶中，量取98ml水倒入錐形瓶中，放入超聲波清洗器中均化分散10min，分別向錐形瓶中加入2ml 1g/l的亞甲基藍(lán)，放入振蕩器中震蕩， 分別于20min，40min，60min， 80min，100min，120min時，將約10ml的溶液倒入離心分離機(jī)中過濾，濾 后稀釋三倍使用分光光度計測定其吸光度A，用標(biāo)準(zhǔn)曲線求濃度 C o（1）顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程：q二kf.5應(yīng)用上述動力學(xué)模型， 研究AI2O3的吸附動力學(xué)，研究結(jié)果表明，Al2O3 對亞甲基藍(lán)的吸附符合顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程，顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程的處理結(jié)果見下 圖。圖4-1 AL

39、2 03的顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程由圖4-1可見，吸附動力學(xué)方程q=0.4705tP.5+14.262 ,相關(guān)系數(shù)R2=0.9561 ,相關(guān)性很好。另外由方程可求出顆粒內(nèi)擴(kuò)散速率常數(shù)_1_0 5k=0.4705(mg g min . )。t 11(2)準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程：q qek2 qe研究Al 203的準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)，研究結(jié)果表明，Al 2O3對亞甲基藍(lán)的吸附符合準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程，準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程的處理結(jié)果見下圖。圖4-2 AL 203的準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程由圖4-2可見，吸附動力學(xué)方程為t/q=0.0503t+0.2106，相關(guān)系數(shù) R2=0.9996，相關(guān)性很好。另外由方程可求出平衡

40、吸附量qe=19.72mg/g。準(zhǔn)二級吸附速率常數(shù) k2=0.0095(g mg-1 min-1)。二級動力學(xué)方程：1 k2t 丄qeqqe研究Al2O3的二級吸附動力學(xué)，研究結(jié)果表明，Al2O3對亞甲基藍(lán)的吸附符合二級吸附動力學(xué)方程，二級吸附動力學(xué)方程的處理結(jié)果見圖5-5。 O5 15 0I i1 O?9二20406080 100 120圖4-3 AL2O3的二級動力學(xué)萬程由圖4-3可見，吸附動力學(xué)方程為1/(Qe-Q)=0.011仃-0.0168，相關(guān)系數(shù)R2=9565 ,相關(guān)性良好。另外由方程可求出二級吸附速率常數(shù) -1 -1k2 =0.0111(g mg min )。Lagergre

41、n方程(準(zhǔn)一級吸附動力學(xué)方程)：In qe-qi=l nqe-研究Al 203的準(zhǔn)一級吸附動力學(xué)方程，研究結(jié)果表明，Al 2O3對亞甲基藍(lán)的吸附符合準(zhǔn)一級吸附動力學(xué)方程，準(zhǔn)一級吸附動力學(xué)方程的處理結(jié)果見圖4-4。0080OO -0圖 4-4 Al 2O3 的 Lagergren 方程由圖4-4可見，準(zhǔn)一級吸附動力學(xué)方程為In(qe-q)=-0.0169t+1.6538 ,相關(guān)系數(shù) R2=9725，相關(guān)性很好。另外由方程可求出準(zhǔn)一級吸附速率常數(shù)-1& =0.0169(min )。(6二級反應(yīng)模型:吋匕或令1ks研究Al 2O3的二級反應(yīng)模型， 研究結(jié)果表明，Al 2O3對亞甲基藍(lán)的吸附圖4-5

42、AL2O3的二級反應(yīng)模型由圖4-5可見，二級反應(yīng)模型方程為C0/C=0.0042t+1.9487，相關(guān)系數(shù)R2=9785，相關(guān)性良好。另外由方程可求出二級反應(yīng)速率常數(shù)k2 =0.00023(L mg-1 -min-1)。4.3動力學(xué)小結(jié)運(yùn)用吸附動力學(xué)的五種模型研究Al 2O3對亞甲基藍(lán)的吸附過程。其中五種模型的方程見表4-1。表4-1吸附動力學(xué)五種模型顆粒內(nèi)擴(kuò) 散方程準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程二級動力學(xué)方程Lagergre n 方程（準(zhǔn)一 級吸附動力學(xué)方程）二級反應(yīng)模型.0.5q = k tt 11t +2q qek2 Qe1 1 =k21 + - QeqQeIn (qe -q )=lnq e -_

43、 = 1 + k2 Co t C將上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果綜合一下，得表4-2表4-2 AI2O3對亞甲基藍(lán)吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果Al2O3的顆粒內(nèi)擴(kuò)散方程q=0.4705tA0.5+14.262R2=0.9561Al2O3的準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方 程t/q=0.0503t+0.2106R2=0.9996Al2O3的二級動力學(xué)方程1/(Qe-Q)=0.0111T-0.0168R2=0.9565Al2O3 的 Lagergren 方程In (qe-q)=-0.0169t+1.6538R2=0.9725Al2O3的二級反應(yīng)方程C0/C=0.0042t+1.94872R =0.9785由表4-2可以得出，動力學(xué)五個模型

44、中，AI2O3對亞甲基藍(lán)的吸附符合準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程，相關(guān)系數(shù)R2大于0.99 o(1) 采用 PEG (2 000)為模板，AI(NO 3)3 9H2O 為原料，CO(NH 2)2 為沉淀劑，在水熱條件下可合成吸附效果較好的Al 2O3介孔纖維(2) AI2O3對亞甲基藍(lán)的吸附等溫式符合Freundlich等溫式，不遵循Langmuir單分子層等溫吸附方程，遵循BET多分子層吸附等溫方程，故吸附為多分子層吸附。(3) 在吸附動力學(xué)的五種模型中，Al 2O3對亞甲基藍(lán)的吸附符合準(zhǔn)二級吸附動力學(xué)方程，相關(guān)系數(shù)R2大于0.99 o時光飛逝，一轉(zhuǎn)眼即將畢業(yè)。半個學(xué)期的畢業(yè)論文也將接近尾聲。論 文能

45、夠得以順利的完成，要感謝很多人對我的幫助。在做實(shí)首先，我要感謝我的指導(dǎo)教師陳華軍老師。陳老師不僅具有令人欽佩 的人格魅力，而且具有淵博的知識。對化學(xué)領(lǐng)域有很多自己獨(dú)特的見解和 經(jīng)驗(yàn)。在他的指導(dǎo)下，我不僅學(xué)到了許多化學(xué)方面的的知識，而且對應(yīng)用 化工技術(shù)專業(yè)有了更深的認(rèn)識，陳華軍老師對該論文從選題，構(gòu)思到最后 定稿的各個環(huán)節(jié)給予細(xì)心指引與教導(dǎo)，使我得以最終完成畢業(yè)論文。驗(yàn)的整個階段，實(shí)驗(yàn)室的陳華軍、李冬等老師為實(shí)驗(yàn)儀器、藥品的準(zhǔn)備給 予了很大的幫助，衷心感謝我的老師們。在編寫論文的整個過程中，陳華 軍老師對我諄諄教導(dǎo)，在學(xué)習(xí)場所方面也提供了很多方便。他們豐富淵博 的知識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、敏銳的學(xué)術(shù)

46、思維、精益求精的工作態(tài)度以及侮 人不倦的師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模，老師們的高深精湛的造詣與嚴(yán)謹(jǐn) 求實(shí)的治學(xué)精神，將永遠(yuǎn)激勵著我。再次誠心的感謝各位老師和同學(xué)，祝老師們工作順利，身體健康！祝 同學(xué)們學(xué)業(yè)有成，身體健康！祝大家都有一個美好的前程！參考文獻(xiàn)1 陳華軍，徐伏秋，薛冬，陽永福，張秋芬銀摻雜納米羥基磷灰石抗菌粉體的水熱合成及結(jié)構(gòu)表征J.化學(xué)學(xué)報,2012, 70(12): 1362-1366.2 譚亞南，李楓，伊?xí)詵|，王躍敏，方維平，萬惠霖.一種制備活性氧化 鋁的新方法J.催化學(xué)報,2008,28 (10): 8-133 程云,周啟星，馬奇英等.染料廢水處理技術(shù)的研究與進(jìn)展J.環(huán)境污染治

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