论文总字数：19934字

摘 要

金属铬对环境和人体都可产生危害，在其常见的存在价态中，六价铬的毒性较高。排放含铬废水需先处理在一定的标准之内，因此，开发研究一种对Cr(VI)具有优异选择性的新型吸附剂尤为重要。

本论文通过将锆的氧化物负载到大孔强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂D201上，制备Zr-D201复合吸附剂用于水体中Cr(VI)的去除。通过改变温度、初始浓度、pH、竞争离子、时间等条件考察了Zr-D201对水中Cr(VI)的吸附效果。研究发现：随着温度的升高，Zr-D201对Cr(VI)的吸附效果变强。在其他条件不变的情况下，pH越大，Zr-D201对六价铬的吸附量越小。硫酸根离子、硝酸根离子和氯离子等阴离子会使Zr-D201对Cr(VI)的吸附效果变差，其中硫酸根离子的效果最明显，硝酸根次之，氯离子影响最小。吸附剂的去除率在开始1h增加很快，然后缓慢增加，最后趋于平稳，在5h时接近吸附平衡。Zr-D201的再生效果较好，可以在应用中循环使用。

关键词：六价铬 复合材料 锆氧化物 吸附

Study on Removal of Cr(VI) in Water by Zirconium-loaded Composites

Abstract

Chromium metal poses a risk to the environment and human body. In its common existence, hexavalent chromium is highly toxic. Emissions of chromium-containing waste water must first be treated within certain standards. Therefore, it is particularly important to develop a new type of adsorbent with excellent selectivity for Cr(VI).

In this work, Zr-D201 composite adsorbent was prepared by loading zirconium oxide onto macroporous strong basic styrenic anion exchange resin D201 and was used to remove Cr(VI) in water. The effect of Zr-D201 on the adsorption of Cr(VI) in water was investigated by changing conditions such as temperature, initial concentration, pH, competitive ions, and time.The study found that with the increase of temperature, the adsorption of Cr(VI) by Zr-D201 becomes stronger. Under the same conditions, the higher the pH, the smaller the adsorption amount of hexavalent chromium by Zr-D201. Sulfate ion, nitrate ion and chloride anion make the adsorption effect of Cr(VI) on Zr-D201 become worse. Among them, sulfate ion has the most obvious effect, followed by nitrate, and chloride ion has the least influence. The removal rate of the adsorbent increased rapidly at the beginning of 1 h, then slowly increased, finally stabilized, and approached the adsorption equilibrium at 5 h. Zr-D201 has good regeneration effect and can be recycled in the application.

Key Words: Hexavalent chromium; Composite materials; Zirconium oxide; Adsorption

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1研究背景 1

1.2 Cr的处理方法 1

1.2.1还原沉淀法 1

1.2.2吸附法 2

1.2.3膜分离法 2

1.2.4离子交换法 2

1.3水合氧化锆吸附剂 3

1.3.1水合氧化锆的合成及吸附性能 3

1.3.2基于水合氧化锆的复合吸附剂 3

1.4本课题的提出及研究内容 4

1.4.1课题的提出及意义 4

1.4.2研究的内容 4

第二章 实验材料及方法 5

2.1实验原料及试剂 5

2.2实验仪器及设备 5

2.3实验过程 6

2.3.1 树脂基Zr(IV)氧化物杂化材料的制备 6

2.3.2吸附实验测定方法 6

2.3.3Zr-D201的表征 8

2.3.4吸附等温实验 8

2.3.5pH的影响 8

2.3.6离子强度 8

2.3.7竞争吸附实验 9

2.3.8动力学实验 9

2.3.9静态脱附实验 9

第三章 结果与分析 11

3.1材料的表征 11

3.2等温吸附实验 11

3.3 pH的影响 13

3.4离子强度的影响 14

3.5竞争离子对吸附的影响 15

3.6吸附动力学 16

3.7脱附再生实验 17

第四章 结论 20

参考文献 21

致谢 24

第一章 绪论

1.1研究背景

1.1.1铬的来源及危害

随着科学和技术的迅速发展，重金属所带来的水污染问题越来越严重，其中金属铬所带来的危害不容忽视。铬的主要来源分为两种类型，第一种是自然界中存在的铬，第二种是人类活动产生的铬^[1]。在人类的大量生产过程中，对含铬物质的使用越来越多，从而造成铬的排放量越来越大^[2]。

在自然界中，金属铬在能以多种形态存在，常见化合价主要有2、3、6。其中，三价铬和六价铬在废水中比较常见，存在形式不同毒性也就不同，Cr(VI)的细胞穿透性强所以毒性更大，但在满足一定条件时，三价铬会转化成六价铬。六价铬对植物、动物均有致突变、致癌的作用，它的氧化能力强，迁移速度快，在水中的溶解性也较强，进入人体后可大量富集，富集到一定程度后会影响细胞的正常氧化还原反应甚至对呼吸道、消化道以及肝脏、肾脏等器官都造成较大危害。因此，六价铬被国际抗癌研究中心列为具有明显致癌物^[3]。我国环保部们也将其列为一类污染物，并以严格的标准控制其排放，饮用水中铬的最高允许含量为0.05 mg/ L，工业Cr（VI）排放限值小于0.10 mg/ L^[4]。因此，迫切需要开发出一种能有效并大量的去除废水六价铬的方法^[5]。

1.2 Cr的处理方法

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