钇锰复合氧化物对as的吸附效果研究(附件)
摘要：As对人类生产生活有很大危害，本实验探究钇锰复合氧化物对As的吸附效果。分别用Y(NO3)3·6H2O和MnSO4·H2O作为反应原料，采用共沉淀法合成钇锰复合氧化物，并探究其对As的吸附效果。通过实验分别考察了pH、反应物初始浓度、反应时间对吸附效果的影响。结果表明，钇锰复合氧化物对As具有良好的吸附效果。在实验所选的pH范围内，pH=4.0时，As(V)的去除效果最佳。As(V)的初始浓度对其吸附效果有着一定的影响，在pH= 4.0的条件下，随着初始浓度的增加，吸附容量也增加，当As(V)初始浓度为80 mg·L-1 时，吸附容量达到最大值248.2 mg·g-1，之后当初始浓度继续增大时，吸附容量维持不变。用Langmuir吸附热力学方程对吸附等温线进行拟合, 结果比用Freundlich吸附热力学方程拟合效果好。同时，该吸附剂对As(V)的吸附容量与反应进行的时间也有一定关系，反应时间为24h时，吸附达到平衡。另外，SO42-、Cl-、HCO3-、H2PO4-的存在对As(V)的吸附效果有一定影响。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法3
1.1 实验试剂及仪器3
1.1.1 化学试剂 3
1.1.2 实验仪器3
1.2 材料制备3
1.3 分析方法3
1.4 实验方法3
1.4.1标准曲线的测定3
1.4.2吸附实验3
2 结果与分析4
2.1 标准曲线 4
2.2 吸附性能研究4
2.2.1 pH值对吸附容量的影响4
2.2.2 初始浓度对吸附容量的影响5
2.2.3 反应时间对吸附容量的影响6
2.2.4共存离子对吸附容量的影响6
2.2.5吸附动力学7
2.2.6吸附热力学8
3 结论9
致谢9
参考文献9
钇锰复合氧化物对As的吸附效果研究
引言
引言
As的毒性很强
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
，对人类生产生活有着很大的危害性。天然存在的As主要是以无机化合物的形式存在于土壤，岩石矿物中，水体的砷污染主要来源于岩石的自然风化、生物地球化学作用、矿石的开采、化石燃料的燃烧以及含砷农药的使用［1］。进入环境中的可溶性砷可与土壤、地下水中的铝离子、钙离子等阳离子在氧化条件下发生沉淀反应；溶解态的砷也常常被吸附在土壤与黏土的颗粒上；微生物还能将可溶性的砷转化为有机砷，这些沉淀溶解、吸附解吸、生物富集转化反应控制着砷在环境中的迁移转化［2］。一般认为三价砷易被细胞所吸收和蓄积，易与巯基结合，阻碍细胞呼吸、分裂和增殖，使细胞代谢发生障碍，并对多种酶有抑制作用，最终导致细胞死亡［3］。由于砷污染对人类生产生活有着巨大的危害，因此必须予以高度关注，并寻求高效的方法控制及处理水体中的砷污染。据报道，在过去的几十年里，在印度、中国、缅甸、越南等地，地下水含有高量的砷。为了缓解这一情况，世界卫生组织（WHO）已经设定了一个最大饮用水砷浓度限制［4］，即为10μg/L，我国也制定了新的规范。新规范的提出进一步促进了饮用水除砷技术研究的深入。
目前的方法主要包括沉淀法，离子交换法，吸附法，膜过滤等等。沉淀法可分为：混凝法、石灰法、硫化物沉淀法。石灰中和法是最传统的工业废水处理方法，当废水中存在其他较多阴离子时效果不佳，因此此方法逐渐被淘汰。硫化物沉淀法处理废水后，水中硫离子浓度会超标［5］。故该方法不是很理想。混凝沉淀法是利用具有强大吸附能力的混凝剂，通过吸附双电层作用、吸附架桥以及网捕作用等将砷吸附，进而转化为沉淀，最后采用过滤法滤除生成的泥渣［6］。混凝剂一般可分有机混凝剂和无机混凝剂，有机类主要是高分子粘合剂，无机类运用最广泛的是铝盐和铁盐。最近，氯化铝氯化铵被广泛的讨论，它具有更广泛的pH值范围和更快的粒子增长速度和聚合速度，因此作为表面水和地下水的砷去除剂比传统的铝盐更有效［7］。总的来说，沉淀法简便易行适用于各种砷浓度较高的废水的净化，但效率不高故不适用于饮用水，缺点是形成的含砷的废料不可以循环使用，并且处理起来相对困难。
离子交换法是以离子交换树脂为载体，通过离子交换的方法来去除As。在国外的研究中，比较常见的三种树脂是：强碱阴离子交换树脂（SBAE）和混合（HY）树脂：HY Fe和HY AgCl，一种新的方法是基于三种类型的树脂，阴离子交换和混合树脂的应用，目的是直接测量出砷的含量并加以处理［8］。由于离子交换法成本较高，只能处理浓度低、组成单纯且有较高回收价值的废水，因此难以实现工业化。
膜分离是以高分子或无机半透膜作为分离介质，压力作驱动力，利用各组分在膜中的传质的选择性差异，实现分离分级，提纯或富集的方法。压力驱动的过程一般分为四个类别：微滤（MF），超滤（UF），纳滤（NF）和超滤或反渗透（RO）［9］。研究表明，膜分离法对As（V）的去除效果优于As（III），因此运用膜分离技术前，需要对原水，进行预氧化，这无疑提高了运行成本。并且该方法主要用于处理量较少并且对水质要求很高的纯水及超纯水的制备，因此不适用于大规模处理水体砷污染［10］。
吸附法也是一种比较常见的除砷的方法，吸附法主要通过物理、化学或离子交换作用等机制，将吸附剂与As污染物作用，使之固定在固体吸附剂的表面，从而达到除砷的目的，这些吸附剂通常有着比较高的比表面积且不溶于水。吸附的方式一般包含静电吸引、配位络合和离子交换。吸附剂种类通常有：矿物吸附剂如粘土矿物；活性炭；金属（氢）氧化物；离子交换树脂；生物吸附剂；磷酸盐等［11］。矿物吸附剂有许多，其中，黄铁矿是一种通常用于硫酸生产或在某些情况下被丢弃的废料。一般情况下，纯黄铁矿具有较高的砷吸附能力［12］。活性炭是含碳原料经碳化和活化后制得的碳化物，具有丰富的孔隙结构和大的比表面积，可用于吸附除砷。但是活性炭一般成本较高，通常利用铁对砷的高度亲和性，通过在活性炭上加载铁的氧化物或氢氧化物对活性炭进行改进，进一步提高活性炭的使用寿命，降低再生或更换频率，降低应用成本［13］。金属氧化物有着丰富的价态和自然丰度，在水溶液中具有高稳定性，易于制备，且对砷具有高吸附性能，引起了广泛的关注。有报道称，铁铝二元氧化物具有较高的吸附容量，是传统的氧化铁对As（III）吸附的四倍［14］。近几年在砷污染方面的许多科学研究都集中在复合金属氧化物方面，不仅仅是传统常见的金属氧化物的复合作用，也在研究稀有金属的氧化物对砷的吸附效果，同时也开发了一些新的制备方法，由此可见，钇锰复合材料对砷的吸附情况的探究具有良好的基础。
1 材料与方法
1.1 实验试剂及仪器
1.1.1 化学试剂
实验试剂
纯度
来源
硝酸钇 六水合物
AR,99.5%
阿拉丁试剂（上海）有限公司
一水合硫酸锰
分析纯
西陇化工股份有限公司
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法3
1.1 实验试剂及仪器3
1.1.1 化学试剂 3
1.1.2 实验仪器3
1.2 材料制备3
1.3 分析方法3
1.4 实验方法3
1.4.1标准曲线的测定3
1.4.2吸附实验3
2 结果与分析4
2.1 标准曲线 4
2.2 吸附性能研究4
2.2.1 pH值对吸附容量的影响4
2.2.2 初始浓度对吸附容量的影响5
2.2.3 反应时间对吸附容量的影响6
2.2.4共存离子对吸附容量的影响6
2.2.5吸附动力学7
2.2.6吸附热力学8
3 结论9
致谢9
参考文献9
钇锰复合氧化物对As的吸附效果研究
引言
引言
As的毒性很强
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
，对人类生产生活有着很大的危害性。天然存在的As主要是以无机化合物的形式存在于土壤，岩石矿物中，水体的砷污染主要来源于岩石的自然风化、生物地球化学作用、矿石的开采、化石燃料的燃烧以及含砷农药的使用［1］。进入环境中的可溶性砷可与土壤、地下水中的铝离子、钙离子等阳离子在氧化条件下发生沉淀反应；溶解态的砷也常常被吸附在土壤与黏土的颗粒上；微生物还能将可溶性的砷转化为有机砷，这些沉淀溶解、吸附解吸、生物富集转化反应控制着砷在环境中的迁移转化［2］。一般认为三价砷易被细胞所吸收和蓄积，易与巯基结合，阻碍细胞呼吸、分裂和增殖，使细胞代谢发生障碍，并对多种酶有抑制作用，最终导致细胞死亡［3］。由于砷污染对人类生产生活有着巨大的危害，因此必须予以高度关注，并寻求高效的方法控制及处理水体中的砷污染。据报道，在过去的几十年里，在印度、中国、缅甸、越南等地，地下水含有高量的砷。为了缓解这一情况，世界卫生组织（WHO）已经设定了一个最大饮用水砷浓度限制［4］，即为10μg/L，我国也制定了新的规范。新规范的提出进一步促进了饮用水除砷技术研究的深入。
目前的方法主要包括沉淀法，离子交换法，吸附法，膜过滤等等。沉淀法可分为：混凝法、石灰法、硫化物沉淀法。石灰中和法是最传统的工业废水处理方法，当废水中存在其他较多阴离子时效果不佳，因此此方法逐渐被淘汰。硫化物沉淀法处理废水后，水中硫离子浓度会超标［5］。故该方法不是很理想。混凝沉淀法是利用具有强大吸附能力的混凝剂，通过吸附双电层作用、吸附架桥以及网捕作用等将砷吸附，进而转化为沉淀，最后采用过滤法滤除生成的泥渣［6］。混凝剂一般可分有机混凝剂和无机混凝剂，有机类主要是高分子粘合剂，无机类运用最广泛的是铝盐和铁盐。最近，氯化铝氯化铵被广泛的讨论，它具有更广泛的pH值范围和更快的粒子增长速度和聚合速度，因此作为表面水和地下水的砷去除剂比传统的铝盐更有效［7］。总的来说，沉淀法简便易行适用于各种砷浓度较高的废水的净化，但效率不高故不适用于饮用水，缺点是形成的含砷的废料不可以循环使用，并且处理起来相对困难。
离子交换法是以离子交换树脂为载体，通过离子交换的方法来去除As。在国外的研究中，比较常见的三种树脂是：强碱阴离子交换树脂（SBAE）和混合（HY）树脂：HY Fe和HY AgCl，一种新的方法是基于三种类型的树脂，阴离子交换和混合树脂的应用，目的是直接测量出砷的含量并加以处理［8］。由于离子交换法成本较高，只能处理浓度低、组成单纯且有较高回收价值的废水，因此难以实现工业化。
膜分离是以高分子或无机半透膜作为分离介质，压力作驱动力，利用各组分在膜中的传质的选择性差异，实现分离分级，提纯或富集的方法。压力驱动的过程一般分为四个类别：微滤（MF），超滤（UF），纳滤（NF）和超滤或反渗透（RO）［9］。研究表明，膜分离法对As（V）的去除效果优于As（III），因此运用膜分离技术前，需要对原水，进行预氧化，这无疑提高了运行成本。并且该方法主要用于处理量较少并且对水质要求很高的纯水及超纯水的制备，因此不适用于大规模处理水体砷污染［10］。
吸附法也是一种比较常见的除砷的方法，吸附法主要通过物理、化学或离子交换作用等机制，将吸附剂与As污染物作用，使之固定在固体吸附剂的表面，从而达到除砷的目的，这些吸附剂通常有着比较高的比表面积且不溶于水。吸附的方式一般包含静电吸引、配位络合和离子交换。吸附剂种类通常有：矿物吸附剂如粘土矿物；活性炭；金属（氢）氧化物；离子交换树脂；生物吸附剂；磷酸盐等［11］。矿物吸附剂有许多，其中，黄铁矿是一种通常用于硫酸生产或在某些情况下被丢弃的废料。一般情况下，纯黄铁矿具有较高的砷吸附能力［12］。活性炭是含碳原料经碳化和活化后制得的碳化物，具有丰富的孔隙结构和大的比表面积，可用于吸附除砷。但是活性炭一般成本较高，通常利用铁对砷的高度亲和性，通过在活性炭上加载铁的氧化物或氢氧化物对活性炭进行改进，进一步提高活性炭的使用寿命，降低再生或更换频率，降低应用成本［13］。金属氧化物有着丰富的价态和自然丰度，在水溶液中具有高稳定性，易于制备，且对砷具有高吸附性能，引起了广泛的关注。有报道称，铁铝二元氧化物具有较高的吸附容量，是传统的氧化铁对As（III）吸附的四倍［14］。近几年在砷污染方面的许多科学研究都集中在复合金属氧化物方面，不仅仅是传统常见的金属氧化物的复合作用，也在研究稀有金属的氧化物对砷的吸附效果，同时也开发了一些新的制备方法，由此可见，钇锰复合材料对砷的吸附情况的探究具有良好的基础。
1 材料与方法
1.1 实验试剂及仪器
1.1.1 化学试剂
实验试剂
纯度
来源
硝酸钇 六水合物
AR,99.5%
阿拉丁试剂（上海）有限公司
一水合硫酸锰
分析纯
西陇化工股份有限公司
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