磁性基铜钇硫氧化物对水中cr(vi)去除效果的研究
铬是一种重要的工业原料，自然界中存在的主要形态是三价[Cr(III)]和六价[Cr(VI)]，与Cr(III)相比，Cr(VI)具有致癌和致突变能力，即使在低浓度下也具有相当高的毒性。因此寻求一种经济、有效的方法去除环境中Cr(VI)，是环境科学的研究重点之一。本文利用化学沉淀法合成了吸附材料——磁性基铜-钇-硫氧化物，当Cu、Y、S比例为1:1:1时，研究了Fe3O4与Cu的比例，以及初始pH、吸附剂的用量等因素对Cr(VI)吸附的影响，并对磁性基铜-钇-硫氧化物吸附Cr(VI)进行了热力学和动力学研究。结果表明，当 Fe3O4与Cu的比例为1:2时，磁性基铜-钇-硫氧化物对Cr(VI)的吸附效果最好；Cr(VI)的去除效果受初始pH、吸附剂用量的影响；在25℃、初始pH值为5的条件下，当吸附剂用量为0.20 g/L时，对30 mg/L Cr(VI)的去除率高达95.26%。该吸附过程遵循准二级动力学模型和Langmuir吸附模型，其饱和吸附量为163.19 mg/g。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1．1 化学试剂与仪器 2
1．2 溶液的配制 2
1．3 吸附材料的合成 4
1．4 吸附实验 4
1．5 分析方法 4
2 结果与分析 5
2．1 Fe3O4与Cu的比例对Cr(VI)吸附的影响 5
2．2 材料用量对Cr(VI)吸附的影响 6
2．3 初始pH对Cr(VI)吸附的影响 6
2．4 材料稳定性 8
2．5 磁性基铜钇硫氧化物吸附Cr(VI)的热力学研究 9
2．6 磁性基铜钇硫氧化物吸附Cr(VI)的动力学研究 11
3 结论 13
致谢 13
参考文献 13
磁性基铜钇硫氧化物对水中Cr(VI)去除效果的研究
引言
引言 铬是一种重要的工业原料，随着科技的发展，铬及其化合物越来越多的应用于冶金、油漆 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
、制革、印染、电镀等领域[1]。然而，由此带来的铬污染也越来越严重。铬在自然界中能稳定存在的主要形态是三价[Cr(III)]和六价[Cr(VI)]，与Cr(III)相比，Cr(VI)的溶解性大、毒性大、迁移性强，其毒性是三价铬的100倍[2]。因此，Cr(VI)污染越来越引起人们的关注，寻求一种经济、有效的方法去除环境中Cr(VI)，是环境科学的研究重点之一。
工业废水中Cr(VI)主要是以H2CrO4、HCrO? 4、CrO2? 4与Cr2O2? 7等形式存在。H2CrO4、HCrO? 4、CrO2? 4与Cr2O2? 7这四种离子在水溶液中所占比例由其浓度与H+浓度（即pH值）确定。废水中Cr(VI)在pH＜1时主要以H2CrO4形式存在；pH＞7时主要以CrO2? 4形式存在；pH在1~7之间主要以HCrO?4、Cr2O2? 7（Cr(VI)质量浓度大于1 g/L）形式存在[3]。针对Cr(VI)废水的特点及Cr(VI)离子的物化性质，目前国内外关于含Cr(VI)废水的处理方法主要有吸附法、沉淀还原法、膜分离法、离子交换法、电解法、光催化法和生物法[4]。其中沉淀还原法对于高浓度含铬废水处理效果好且操作简单，但在此过程中用到大量的还原剂，增加处理成本同时造成二次污染；膜分离法简单有效，可同时去除其他污染物，但是成本高，且操作复杂；离子交换法性能稳定、出水水质较好，且可同时回收废水中的多种离子，但树脂易受污染，一次性投资大，操作管理复杂且不适宜处理多离子污染的废水；电解法是一种比较成熟的处理技术，对浓度高的Cr(VI)废水处理效果好且无二次污染，但是处理成本较高限制了电解法的发展；生物法由于微生物对毒性Cr(VI)离子的耐受程度有限，而且生物的新陈代谢较慢，因此不太适宜处理大量或高浓度的Cr(VI)废水。
吸附法由于简单易行、去除效果好、能回收废水中Cr(VI)、对环境不产生或很少产生二次污染，且吸附材料来源广泛、价格低廉、可重复使用等优点，因此，近年来受到众多研究者的关注和应用，是当前的研究热点之一[5]。用于去除水中Cr(VI)的吸附材料主要有：碳质类材料(活性炭、活性碳纤维等)、无机天然矿物类材料(沸石、硅藻土、高岭土、膨润土等)、工农业废弃物有机高分子类材料(纤维类、壳聚糖等)、纳米材料(碳纳米管、纳米金属氧化物等)、生物类材料等，吸附材料会存在吸附性能差异大、吸附效果不稳定、再生困难、饱和吸附后的吸附剂难处理等缺点[6]。目前研究热点是寻找高效低廉的吸附剂以提高水中Cr(VI)的去除效果。今井秀秋等[7]对稀土水合氧化物及氧化物的吸附性能进行了研究，结果表明稀土族水合氧化物对阴离子吸附性能好。废水中Cr(VI)主要以Cr2O2? 7、HCrO4?、CrO2? 4等阴离子形式存在，可以用稀土元素的水合氧化物去除铬。例如，镧的水合物在酸性环境中带正电，与铬酸根离子发生吸附，生成铬酸镧配合物，在含铬浓度为12 mg/L、体系pH值为4?6、吸附剂用量20 mg/L、水力停留时间为30 min条件下，能使Cr(VI)的去除率达到99%以上[8]。
为实现各种吸附剂的多次再生重复利用，且保证再生后吸附剂具有相对稳定的吸附性能，制备磁性吸附剂是较好的方法之一，因为磁性吸附剂可以通过外磁场的作用实现与水的分离，再生后可以达到重复利用的目的。如磁性铁钇二元氧化物具有优良的吸附性能，在pH=4的条件下，对 As(III)和As(V)的吸附效果最好，最大吸附量分别为73 mg/g和200 mg/g [9]。另外，我们实验室研究了磁性基铜钇硫氧化物对砷的吸附效果，结果表明，该吸附剂在去除As(III)和As(V)时表现出非常优异的性能，As(III)和As(V)的最大吸附容量分别为199 mg/g和205 mg/g，远远大于目前文献报道的最大吸附容量。而且具有磁性的吸附材料，易于与溶液分离，便于重复利用。因此本实验研究磁性基铜钇硫氧化物对水中Cr(VI)去除效果具有实际应用价值，对环境中含铬废水的治理具有一定的参考价值。
1 材料与方法
1．1 化学试剂与仪器
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1．1 化学试剂与仪器 2
1．2 溶液的配制 2
1．3 吸附材料的合成 4
1．4 吸附实验 4
1．5 分析方法 4
2 结果与分析 5
2．1 Fe3O4与Cu的比例对Cr(VI)吸附的影响 5
2．2 材料用量对Cr(VI)吸附的影响 6
2．3 初始pH对Cr(VI)吸附的影响 6
2．4 材料稳定性 8
2．5 磁性基铜钇硫氧化物吸附Cr(VI)的热力学研究 9
2．6 磁性基铜钇硫氧化物吸附Cr(VI)的动力学研究 11
3 结论 13
致谢 13
参考文献 13
磁性基铜钇硫氧化物对水中Cr(VI)去除效果的研究
引言
引言 铬是一种重要的工业原料，随着科技的发展，铬及其化合物越来越多的应用于冶金、油漆 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
、制革、印染、电镀等领域[1]。然而，由此带来的铬污染也越来越严重。铬在自然界中能稳定存在的主要形态是三价[Cr(III)]和六价[Cr(VI)]，与Cr(III)相比，Cr(VI)的溶解性大、毒性大、迁移性强，其毒性是三价铬的100倍[2]。因此，Cr(VI)污染越来越引起人们的关注，寻求一种经济、有效的方法去除环境中Cr(VI)，是环境科学的研究重点之一。
工业废水中Cr(VI)主要是以H2CrO4、HCrO? 4、CrO2? 4与Cr2O2? 7等形式存在。H2CrO4、HCrO? 4、CrO2? 4与Cr2O2? 7这四种离子在水溶液中所占比例由其浓度与H+浓度（即pH值）确定。废水中Cr(VI)在pH＜1时主要以H2CrO4形式存在；pH＞7时主要以CrO2? 4形式存在；pH在1~7之间主要以HCrO?4、Cr2O2? 7（Cr(VI)质量浓度大于1 g/L）形式存在[3]。针对Cr(VI)废水的特点及Cr(VI)离子的物化性质，目前国内外关于含Cr(VI)废水的处理方法主要有吸附法、沉淀还原法、膜分离法、离子交换法、电解法、光催化法和生物法[4]。其中沉淀还原法对于高浓度含铬废水处理效果好且操作简单，但在此过程中用到大量的还原剂，增加处理成本同时造成二次污染；膜分离法简单有效，可同时去除其他污染物，但是成本高，且操作复杂；离子交换法性能稳定、出水水质较好，且可同时回收废水中的多种离子，但树脂易受污染，一次性投资大，操作管理复杂且不适宜处理多离子污染的废水；电解法是一种比较成熟的处理技术，对浓度高的Cr(VI)废水处理效果好且无二次污染，但是处理成本较高限制了电解法的发展；生物法由于微生物对毒性Cr(VI)离子的耐受程度有限，而且生物的新陈代谢较慢，因此不太适宜处理大量或高浓度的Cr(VI)废水。
吸附法由于简单易行、去除效果好、能回收废水中Cr(VI)、对环境不产生或很少产生二次污染，且吸附材料来源广泛、价格低廉、可重复使用等优点，因此，近年来受到众多研究者的关注和应用，是当前的研究热点之一[5]。用于去除水中Cr(VI)的吸附材料主要有：碳质类材料(活性炭、活性碳纤维等)、无机天然矿物类材料(沸石、硅藻土、高岭土、膨润土等)、工农业废弃物有机高分子类材料(纤维类、壳聚糖等)、纳米材料(碳纳米管、纳米金属氧化物等)、生物类材料等，吸附材料会存在吸附性能差异大、吸附效果不稳定、再生困难、饱和吸附后的吸附剂难处理等缺点[6]。目前研究热点是寻找高效低廉的吸附剂以提高水中Cr(VI)的去除效果。今井秀秋等[7]对稀土水合氧化物及氧化物的吸附性能进行了研究，结果表明稀土族水合氧化物对阴离子吸附性能好。废水中Cr(VI)主要以Cr2O2? 7、HCrO4?、CrO2? 4等阴离子形式存在，可以用稀土元素的水合氧化物去除铬。例如，镧的水合物在酸性环境中带正电，与铬酸根离子发生吸附，生成铬酸镧配合物，在含铬浓度为12 mg/L、体系pH值为4?6、吸附剂用量20 mg/L、水力停留时间为30 min条件下，能使Cr(VI)的去除率达到99%以上[8]。
为实现各种吸附剂的多次再生重复利用，且保证再生后吸附剂具有相对稳定的吸附性能，制备磁性吸附剂是较好的方法之一，因为磁性吸附剂可以通过外磁场的作用实现与水的分离，再生后可以达到重复利用的目的。如磁性铁钇二元氧化物具有优良的吸附性能，在pH=4的条件下，对 As(III)和As(V)的吸附效果最好，最大吸附量分别为73 mg/g和200 mg/g [9]。另外，我们实验室研究了磁性基铜钇硫氧化物对砷的吸附效果，结果表明，该吸附剂在去除As(III)和As(V)时表现出非常优异的性能，As(III)和As(V)的最大吸附容量分别为199 mg/g和205 mg/g，远远大于目前文献报道的最大吸附容量。而且具有磁性的吸附材料，易于与溶液分离，便于重复利用。因此本实验研究磁性基铜钇硫氧化物对水中Cr(VI)去除效果具有实际应用价值，对环境中含铬废水的治理具有一定的参考价值。
1 材料与方法
1．1 化学试剂与仪器
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