论文总字数：18945字

摘 要

水体铅污染对人类健康及环境造成危害。在众多处理方法中，吸附法因其工艺便利，条件可控等优势被广泛应用。层状金属复合氢氧化物(LDH) 能够通过多种作用去除水中的重金属阳离子，其独特的层状结构和良好的热稳定性受到人们的强烈关注。本论文在实验室中合成纳米Co/Fe LDH吸附剂，用于水体中Pb² 的去除。通过一系列单因素影响实验考察了Co/Fe LDH对水中Pb² 的吸附效果。研究发现：随着温度的升高，Co/Fe LDH对Pb² 的吸附效果变强；在其他条件稳定的情况下，铅溶液浓度的增大使得Co/Fe LDH对Pb² 的去除率降低；pH越大，Co/Fe LDH对铅的吸附量越大；溶液中共存的钙离子会使Co/Fe LDH对Pb² 的吸附效果变差，钠离子对铅离子的影响相比之下较小；吸附剂投加量越大，Co/Fe LDH对Pb² 的吸附量降低，去除率增大；随时间的推移，Co/Fe LDH吸附Pb² 的效果越来越好，当到达8 h的时候，吸附量基本达到饱和，达到吸附平衡。

关键词：Co/Fe LDH Pb² 吸附

Pb(II) Removal from Water by layered double hydroxide

Abstract

Human health and environment have been badly compromised by lead pollution in water body . Among many treatment methods, adsorption method has been used far and wide because of its advantages of available process and controllable conditions. Lamellar complex hydroxide (LDH) can remove heavy metal cations in water through various actions. This paper in the laboratory synthetic nano Co/Fe LDH adsorbent, used for the removal of Pb² in water. The adsorption effect of Co/Fe LDH on Pb² in water was studied by a series of single factor experiments.The study found that with the increase of temperature, Co/Fe LDH effect on the adsorption of Pb² stronger; Under stable other conditions, the removal rate of Pb² by Co/Fe LDH decreases with the increase of lead solution concentration. The greater the pH, Co/Fe LDH of the greater the adsorption quantity of lead; Calcium ions make the adsorption effect of Co/Fe LDH on Pb² worse, while sodium ions have less effect on lead ions. The adsorption of Pb² by Co/Fe LDH decreased and the removal rate increased with the addition of adsorbent. With the passage of time, the adsorption effect of Co/Fe LDH on Pb² is getting better and better. When it reaches 8 h, the adsorption quantity reaches saturation and reaches the adsorption balance.

Keywords: Co/Fe LDH; Pb² ; adsorption

目录

摘要 I

Abstract II

目录 III

第一章 前言 1

1.1 研究背景 1

1.1.1 水中铅的来源 1

1.1.2 铅的危害 1

1.2 水中Pb的常用处理方法 2

1.2.1 化学沉淀法 2

1.2.2 电化学法 2

1.2.3 离子交换与吸附法 2

1.3 吸附法除铅的研究进展 3

1.4 层状双金属氢氧化物吸附剂 4

1.4.1 LDHs的结构及制备 4

1.4.2 LDHs吸附重金属离子的应用 5

1.5 本课题的提出意义 6

第二章 实验部分 7

2.1 实验试剂及仪器 7

2.2 实验过程 8

2.2.1 Co/Fe LDH的合成 8

2.2.2 铅溶液的配制 8

2.2.3 温度对吸附的影响 8

2.2.4 pH的影响实验 9

2.2.5 动力学实验 9

2.2.6 竞争吸附实验 9

2.2.7 投加量对吸附的影响 9

2.2.8 脱附实验 10

2.3 分析计算 10

2.3.1 铅测定方法 10

2.3.2 吸附量、脱附量的计算 11

第三章 结果与讨论 12

3.1 吸附剂制备 12

3.2 等温吸附实验与热力学分析 13

3.3 pH对吸附的影响实验 16

3.4 吸附动力学实验 17

3.5 竞争离子对吸附的影响 19

3.6 投加量对吸附的影响 21

3.7 脱附实验 21

第四章 总结与展望 23

4.1 总结 23

4.2 展望 24

参考文献 25

致谢 28

前言

研究背景

水中铅的来源

我国经济的迅猛发展势必会引发一系列环境污染，目前由工业生产造成的水体污染不容小觑，而重金属一般作为工业生产原料，其产生的水污染问题愈演愈烈。重金属主要来自金属电镀、蓄电池、冶金等行业^[1]。常见的重金属铅(Pb)、汞(Hg)、铬(Cr)等对人体有着强烈的毒害作用。

其中铅污染目前主要有以下几种来源：冶炼、锻造和需要利用含铅制品的工矿企业以及建筑材料制造行业，另外一些油漆行业也常常会产生含铅废水；汽车尾气含铅，汽油燃烧时铅便随汽车排出的废气进入大气，铅尘通常会经干湿沉降进入地表水从而造成水体污染。

铅的危害

环境中的铅可通过大气污染、水污染、食品污染等途径被人体吸收。它的危害主要体现在对人类生理健康的破坏。铅离子进入人体后，组织蛋白与之发生配位反应，使之丧失生理功能^[2]。其可透过血脑屏障进入人体内循环，并且在人体中代谢缓慢，只有少部分铅会随着身体代谢排出体外，其余大部分则会在人体内沉积，对人体的毒性危害是一种慢性积累的过程。

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