新型吸附劑GO@MOFs處理水體中Cr(Ⅵ)的應用研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、水體Cr(Ⅵ)的污染主要來自電鍍、制革、催化等化工行業(yè)的不合理排放,過量的Cr(Ⅵ)對生物有致癌性和致畸性。去除Cr(Ⅵ)的常見方法有離子交換法、電降解法、吸附法等。吸附法因具有操作簡單、實用高效、價格低廉等優(yōu)點被廣泛應用于去除水體中的Cr(Ⅵ)。但傳統(tǒng)的吸附劑材料均存在重復性差、應用受限等缺點,新型吸附劑MOFs、GO@MOFs具有良好的水熱穩(wěn)定性和超大的比表面積,在氣體分離、催化、固相萃取等領域都有應用。
  本研究應用MIL

2、系列中的MIL-101與二維軟性材料氧化石墨烯復合得到新型吸附劑GO@MIL-101。首次嘗試將該吸附劑用于去除水體中Cr(Ⅵ)。通過XRD、FT-IR、BET、SEM等表征技術手段來探討不同石墨烯摻雜量的復合吸附劑的結構及微觀形貌規(guī)律。結果顯示,添加GO后,晶體微觀形貌以及官能團改變不大,但晶體的粒徑隨著添加GO量的增多而減小,添加過多的GO會影響晶核的形成,如15% GO@MIL-101的晶體率較低。比表面積分析結果顯示,加入GO的

3、晶體的比表面積均有所提高,其中2% GO@MIL-101的最大。
  實驗采用靜態(tài)吸附方法,探討了吸附劑的種類、溶液初始pH值、溫度等對MIL-101、GO@MIL-101吸附水溶液中Cr(Ⅵ)的影響,并研究該過程的反應動力學和熱力學。結果表明,添加質量比為2%的GO吸附去除Cr(Ⅵ)效果最好,當K2Cr2O7溶液初始濃度為20mg/L時,去除率到達39.3%,比MIL-101提高了10%左右。各吸附劑在60min均能達到吸附平衡

4、,最佳的去除pH為5左右。該吸附水體中Cr(Ⅵ)的過程符合準二級動力學模型和Freundlich吸附等溫線,吸附劑的最大吸附量在溫度為293K時達到最大,MIL-101和2% GO@MIL-101的最大吸附量分別為115.26 mg/g和143.09 mg/g。再生實驗結果表明,再生多次后MIL-101形貌改變、骨架坍塌,而加入GO的吸附劑再生多次后形貌基本不變,且去除效果仍較好,因此GO@MIL-101具有良好的應用前景。由零電點、吸

5、附前后pH變化以及離子交換劑量關系可知,MIL-101和2% GO@MIL-101去除水體中Cr(Ⅵ)的過程存在離子交換,并且2%GO@MIL的交換量比MIL-101要多。GO的加入,增加了易于被質子化的含氧官能團,另一方面,加入2%GO@MIL-101的K2Cr2O7溶液的pH更低,此時溶液中的Cr(Ⅵ)的存在形式以HCrO4-居多,這增大了吸附劑與溶液的離子交換量。
  總之,MIL-101、GO@MIL-101均對水體中Cr

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