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摘 要

本论文制备了一种载锆活性炭复合吸附剂(Zr-AC)，并将其与固载前的活性炭(AC)进行对比实验，考察两种材料在不同实验条件下（pH、反应时间、温度、溶液离子强度等）吸附对硝基苯酚(PNP)性能的变化情况。最后，以磷酸根离子作为代表，考察无机离子存在时复合材料对PNP的吸附性能，为载锆活性炭复合材料同步去除无机、有机污染物提供参考。实验结果表明：pH对吸附影响较大，吸附的最佳pH是4 ；NaCl的存在有利于吸附。Langmuir方程比Freundlich方程更好地描述对硝基苯酚在AC及Zr-AC上的吸附行为，反应是放热反应。一级方程能很好的拟合AC吸附动力学实验数据，二级方程能更好的拟合Zr-AC吸附动力学实验数据；一级方程拟合Zr-AC吸附速率快，二级方程拟合时AC的吸附速率快。对硝基苯酚的初始质量浓度对对硝基苯酚的去除率和吸附量具有显著性影响。载锆后活性炭对PNP的吸附量增大，对磷的去除率有明显提高。

关键词：载锆活性炭 吸附 对硝基苯酚

The effect of Zirconium oxide loaded on the adsorption of p-nitrophenol on activated carbon

ABSTRACT

A new nanocomposite adsorbent, Zr-AC, was fabricated by incorporating nanosized hydrous zirconium oxide(HZO) inside Activated carbon (AC). Comparative experiments were carried to investigate the adsorption performance of two kinds of materials toward the p-nitrophenol in different experimental conditions (pH, reaction time, temperature ionic strength of the solution). Finally, phosphate ions were selected as a representative, investigating the competitive effect when inorganic ions is in the presence of the adsorption of p-nitrophenol by composite materials.The experimental results show that the effect of pH is large and the best pH is 4, and the existence of NaCl is favorable for adsorption.The Langmuir equation is better than the Freundlich equation for describing the adsorption behavior of AC and Zr-AC, and the reaction is exothermic. Level equation can well fit the AC adsorption kinetic experimental data, the second order equation can better fitting Zr-AC adsorption kinetics experimental data; fast first-order equation fitting Zr-AC adsorption rate and second order equation fitting AC adsorption rate fast. The initial mass concentration of the nitro phenol had a significant effect on the removal rate and the adsorption capacity of the p-nitrophenol.The adsorption capacity of p-nitrophenol increased after the zirconium loaded on AC, and the phosphorus removal rate was significantly improved.

Keywords: active carbon loaded zirconium; adsorption; p-nitrophenol

目录

摘要 I

ABATRACT II

第一章 绪论 1

1.1对硝基苯酚的性质、危害、主要来源 1

1.2废水中对硝基苯酚常用去除方法 2

1.2.1物理方法 2

1.2.2化学方法 3

1.2.3生物法 4

1.3活性炭吸附法在对硝基苯酚废水处理中的应用 4

1.4废水中有机、无机污染物共存的现状 5

1.5锆氧化物及载锆活性炭吸附剂 6

1.6本论文研究的意义 7

第二章 实验仪器与方法 8

2.1实验仪器与药品 8

2.3模拟废水的配制 9

2.3.1含对硝苯酚模拟废水的配制 9

2.3.2 含磷模拟废水的配制 9

2.4 活性炭的预处理及负载吸附剂的合成 9

2.5 实验方法 10

2.5.1 pH值对吸附的影响实验 10

2.5.2吸附等温线 10

2.5.3吸附动力学实验 10

2.5.4离子强度影响实验 11

2.5.5 P和PNP同步吸附实验 11

2.6分析方法 11

2.6.1 PNP浓度的测定 11

2.6.2 磷浓度的测定 12

第三章 实验结果与讨论 14

3.1 吸附剂的结构与表征 14

3.2 pH值对吸附性能的影响 15

3.3 吸附等温线 16

3.4吸附动力学 19

3.5初始浓度对吸附性能的影响 20

3.6 NACl对吸附性能的影响 21

3.7 P和PNP同步吸附 22

4.结论与展望 24

4.1结论 24

4.2展望 24

参考文献 25

致谢 27

第一章 绪论

1.1对硝基苯酚的性质、危害、主要来源

目前，人类面临着严重的环境问题挑战，而其中最急需解决的问题之一就是水污染问题。大部分的水污染来自于工业废水排放的各种污染物，其中最为普遍、危害性最大的要数有机物。据统计，人类排放到环境中的有机污染物截止到1990年己达25亿吨^[1]。目前在世界各大水体中已检测出有机化合物有2221种，在饮用水中就有765种，其中致癌物质有20多种，18种为可疑致癌物，促癌或诱变物有274种^[2]。

含酚废水是一种来源广泛、危害严重的有机工业废水。酚类化合物能使蛋白质凝固，使细胞失去活力，对一切生活个体都有毒害作用，特别神经系统对其有较大的亲和力。高浓度的酚能引起急性中毒，甚至死亡。低浓度的酚能引起累积性慢性中毒，长期饮用被酚污染的水，会导致头晕、贫血、失眠和神经系统病症。根据国内有机化合物的污染特性，中国环境监测总站提出了反映我国环境特征的中国环境优先控制污染物“黑名单”，在58种优先控制的有毒有机化合物中酚类占了6种，分别是苯酚、间一甲酚、2，4一二氯酚、2，4，6一三氯酚、5氯酚与对硝基苯酚，本论文以对硝基苯酚为例进行阐述。

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